水電運行仿真軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的度量

田 鶴，趙 海

1.遼寧科技學(xué)院 工程實踐中心，遼寧 本溪 117004

2.東北大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110004

1 引言

我國的水力資源豐富，水電作為可再生資源具有綜合開發(fā)利用效益，水電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展異軍突起。水力發(fā)電豐滿水電站是中國最早建成的大型水電站，作為東北電網(wǎng)的中流砥柱，被譽為“中國水電之母”。實驗室自主研發(fā)的水電運行仿真系統(tǒng)Wemade[1]已在中國豐滿水力發(fā)電站投入使用。目前，水電運行仿真系統(tǒng)Wemade2.0版本是豐滿水電技術(shù)學(xué)校和豐滿水電廠的教學(xué)和培訓(xùn)的輔助工具，用于學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)和員工的技能實訓(xùn)。水電運行仿真軟件的開發(fā)應(yīng)用，不但能夠發(fā)現(xiàn)一些在實際水電運行中的問題，研究那些觸發(fā)成本極高的情況，同時為發(fā)掘水電運行時所有可能存在的缺陷，并為預(yù)測實際系統(tǒng)的運行狀態(tài)提供了一個良好的計算平臺，從而使水電站的自動化管理得到進(jìn)一步的完善和推廣。

Wemade通過仿真模型真實地描述了水電廠中各種操作控制流程以及系統(tǒng)機電設(shè)備的運行情況，這也決定了這樣的軟件系統(tǒng)模型非常復(fù)雜，是一個龐大的工程。水電站的運行情況常常不可預(yù)測，這就需要精確而健壯的監(jiān)控運行設(shè)備來維護(hù)水電站的日常工作。對水電運行仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的度量來指導(dǎo)軟件結(jié)構(gòu)的再設(shè)計勢在必行。

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，各學(xué)科理論的滲透融合成為一種趨勢。自“小世界”效應(yīng)[2]和“無標(biāo)度”特性[3]開創(chuàng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的新紀(jì)元以來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論已經(jīng)成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的前沿，包括對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點特性[4]、二分網(wǎng)絡(luò)[5]以及網(wǎng)絡(luò)傳播[6]等熱點問題，且廣泛應(yīng)用到社會學(xué)[7]、生物學(xué)[8]和管理學(xué)[9]等領(lǐng)域科學(xué)。將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和軟件工程理論交叉研討，結(jié)合面向?qū)ο蟮能浖治龇椒?，把開源軟件的類級軟件結(jié)構(gòu)抽象成軟件網(wǎng)絡(luò)模型[10-11]，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鲄?shù)研究軟件結(jié)構(gòu)是軟件度量體系的又一分支，抽取出來的軟件網(wǎng)絡(luò)可以更加清晰地了解軟件結(jié)構(gòu)的特性，在此基礎(chǔ)上能更有效地對軟件進(jìn)行更新和重構(gòu)，從而提高軟件質(zhì)量。

本文通過軟件網(wǎng)絡(luò)模型，利用軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鲄?shù)來分析水電運行仿真系統(tǒng)Wemade的結(jié)構(gòu)特性，結(jié)合軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)來分析各個單元模塊的設(shè)計是否合理，對不足之處還需在后續(xù)版本中作進(jìn)一步更改。分析水電運行仿真系統(tǒng)的現(xiàn)有版本的特性，評估軟件系統(tǒng)的性能，旨在對軟件進(jìn)化過程中優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)。

2 水電運行仿真軟件Wemade

2.1 Wemade軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水電運行仿真軟件系統(tǒng)從整體結(jié)構(gòu)來看分為兩大部分，一是硬件部分，如盤臺、計算機等硬件設(shè)備，二是計算機軟件部分[12-13]。由硬件和一些通用設(shè)備組成仿真機，用軟件通過界面操作控制流程。將整個水電站的控制中心仿真成后臺，現(xiàn)場的硬件設(shè)備仿真成前臺，傳感器信息采集功能同樣用相應(yīng)軟件模塊仿真，通過I/O接口實現(xiàn)后臺與前臺的對接，利用通信進(jìn)程來獲取和發(fā)送后臺對前臺的監(jiān)控過程中的數(shù)據(jù)。如圖1所示為水電運行仿真系統(tǒng)的平面圖。

圖1 水電運行仿真系統(tǒng)的平面圖

整個軟件系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)就是要真實地模擬水電的運行情況，監(jiān)控運行環(huán)境，實時調(diào)試系統(tǒng)的運行，這就需要用軟件把全部功能仿真出來。水電運行仿真軟件系統(tǒng)有7大部分功能系統(tǒng)模塊組成，包括主機系統(tǒng)、前臺系統(tǒng)、多媒體播放系統(tǒng)、教學(xué)輔助系統(tǒng)、故障事故系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和輔機系統(tǒng)。每個系統(tǒng)模塊由許多分支功能模塊組成，各個模塊系統(tǒng)協(xié)作調(diào)度共同實現(xiàn)仿真運行功能。

水電運行仿真系統(tǒng)的源文件以及各類文檔都比較完整，文檔質(zhì)量也比較高。在軟件得到廣泛應(yīng)用的同時，仍然是一個典型的軟件網(wǎng)絡(luò)研究平臺，實驗室繼續(xù)在這個平臺上探索著大規(guī)模軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征規(guī)律和軟件度量方法，適時地度量和修改使Wemade軟件系統(tǒng)能更好地進(jìn)化生長[14]，適應(yīng)實際的應(yīng)用需求。

2.2 Wemade軟件網(wǎng)絡(luò)的提取

將面向?qū)ο蟮拈_源軟件的源代碼文件作為研究對象[15-16]，提取過程如下：

步驟1將源代碼解析成XML文件。首先獲取開源軟件的源代碼，然后利用Doxygen軟件進(jìn)行解析，得到一些關(guān)于源代碼中的類、結(jié)構(gòu)體和接口的XML文件，XML文件中包含了類名、變量和各類之間的關(guān)系等信息。

步驟2解析XML文件。利用XMLParser解析器從XML文件中解析出軟件的類、結(jié)構(gòu)體和接口以及它們之間的關(guān)系，把它們分別看作網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點和連接邊，并保存到數(shù)據(jù)庫中。

步驟3生成.net文件。從數(shù)據(jù)庫中獲取軟件網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點和連接邊的相關(guān)信息，并保存到.net文件中。

步驟4根據(jù)得到的.net文件構(gòu)造軟件網(wǎng)絡(luò)，建立類級軟件結(jié)構(gòu)的軟件網(wǎng)絡(luò)模型。

如圖2所示，這里*VerticesN表示總節(jié)點數(shù)，下面記錄了所有節(jié)點的序號、名稱和類型，*Arcs下面記錄了節(jié)點間的作用邊。用這樣的方法同樣可以抽取水電運行仿真軟件網(wǎng)絡(luò)模型，以此分析軟件結(jié)構(gòu)特征。

圖2 軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)文件

2.3 特征參數(shù)

定義1（平均最短路徑[17]）指網(wǎng)絡(luò)中連接兩個節(jié)點的最短路徑的邊數(shù)的平均值，用公式表示為：

定義2（結(jié)構(gòu)洞[18]）表示網(wǎng)絡(luò)中間連接的、擁有互補資源或信息的個體之間所存在的空隙，通常用約束系數(shù)來量化，說明網(wǎng)絡(luò)中某個節(jié)點與其他節(jié)點的依賴程度，計算公式為：

pij是節(jié)點i與j之間的最短路徑長度同i與其所有相鄰節(jié)點最短路徑長度總和之比。k是節(jié)點i的鄰接節(jié)點。約束系數(shù)越小，結(jié)構(gòu)洞越多，節(jié)點間依賴性越小[19]。

定義3（中心度[20-21]）指某節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)中所有其他節(jié)點最短路徑之和的倒數(shù)與節(jié)點總數(shù)N-1的乘積，用公式表示為：

其中dij是節(jié)點i到節(jié)點j的最短路徑長度。

定義4（同配系數(shù)）描述網(wǎng)絡(luò)中一條邊的兩端節(jié)點的度分布特性的匹配混合性。計算公式為：

其中ji和ki分別是第i條邊的兩個頂點的度，E為網(wǎng)絡(luò)中邊的數(shù)目。這里-1≤r≤1。若同配系數(shù)r＞0，則是同配網(wǎng)絡(luò)；若r＜0，則為異配網(wǎng)絡(luò)；若r=0，則為隨機網(wǎng)絡(luò)[22]。

3 特征分析及度量

3.1 Wemade的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征

大型水電仿真軟件是一個復(fù)雜的開源軟件系統(tǒng)，相應(yīng)的被抽象出來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一些特征。以Wemade2.0版本為例，計算其軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣髦担瑢嶒灁?shù)據(jù)如表1所示。

表1 Wemade2.0版本的軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙痔卣?/p>

表1中，N為節(jié)點數(shù)，M為邊數(shù)，D為網(wǎng)絡(luò)直徑，＜d＞為網(wǎng)絡(luò)平均最短路徑長度，＜E＞為軟件網(wǎng)絡(luò)的平均聚集系數(shù)，＜k＞為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的平均度值，γ為度分布系數(shù)（冪率分布）。從表中數(shù)據(jù)看到Wemade三個版本的軟件網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度都非常小，相對于軟件規(guī)模來說網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于O(N-1)，說明Wemade軟件網(wǎng)絡(luò)具有較小的平均路徑長度和較大的網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)，展現(xiàn)出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的“小世界”特性。度分布系數(shù)2＜γ＜3，且P(k)～k-r，服從冪律分布[23]，具有無尺度特性。Wemade軟件網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)的“小世界、無尺度”特征說明其軟件網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征。軟件網(wǎng)絡(luò)是一種典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

將Wemade軟件系統(tǒng)抽象出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，如圖3所示。從圖中可直觀地看出Wemade軟件網(wǎng)絡(luò)具有明顯的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點具有很強的聚類性，密切地集中在一定區(qū)域，這是由軟件特性決定的，整個軟件系統(tǒng)大約有100多個基本的計算單元類、電器元件類和機械元件類等，其他功能類通過引用這些基本單元來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定著網(wǎng)絡(luò)所擁有的特性，而網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)的屬性可以準(zhǔn)確地反映軟件的結(jié)構(gòu)特征。

圖3 水電運行仿真軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖蓤D

3.2 特征分析

3.2.1 結(jié)構(gòu)洞的特征

自“結(jié)構(gòu)洞”一詞從社會學(xué)中提出以來，在社會網(wǎng)絡(luò)中很好地解釋了人際關(guān)系的復(fù)雜性，即關(guān)系越親密，越不容易得到異質(zhì)信息[24]，而在流行病傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，感染個體總是感染它們的鄰居，通常容易聚集成大群體[25]，造成網(wǎng)絡(luò)分布不均勻，使網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點“組團”并伴隨結(jié)構(gòu)洞的產(chǎn)生。然而，個體增加傳播速度卻可使網(wǎng)絡(luò)傳播趨向均勻[26]，這又不同于一般的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。軟件網(wǎng)絡(luò)作為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的實例，同樣存在著大量的結(jié)構(gòu)洞，在信息傳播的過程中主要考慮節(jié)點傳播信息的能力和效率，以此來分析節(jié)點間的關(guān)聯(lián)程度和調(diào)用方式。與社交網(wǎng)絡(luò)和生物網(wǎng)絡(luò)不同，軟件網(wǎng)絡(luò)中的信息傳播并不會發(fā)生均勻傳播現(xiàn)象，也不會隨機傳播，節(jié)點有自身的屬性和作用關(guān)系，度指標(biāo)刻畫了一個節(jié)點與其相鄰節(jié)點的連接性，度值的大小反映了與此節(jié)點直接相連的節(jié)點數(shù)目的多少。結(jié)構(gòu)洞反映了節(jié)點間的依賴程度，結(jié)構(gòu)洞越少，某個節(jié)點對其他節(jié)點的依賴性越強。研究節(jié)點度與結(jié)構(gòu)洞關(guān)系能夠說明局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的連接程度，指導(dǎo)軟件系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

以Wemade2.0為研究對象，去掉孤立節(jié)點并進(jìn)行曲線擬合，圖4為雙對數(shù)坐標(biāo)下結(jié)構(gòu)洞與節(jié)點度的相關(guān)性。

圖4 Wemade2.0軟件網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度與約束系數(shù)的分布

在雙對數(shù)據(jù)坐標(biāo)下，節(jié)點度與約束系數(shù)能夠擬合成直線。說明節(jié)點度與結(jié)構(gòu)洞呈冪律相關(guān)，擬合的冪函數(shù)曲線方程為：

其中X為節(jié)點度的值。也就是說，在水電運行仿真軟件網(wǎng)絡(luò)中，隨著節(jié)點度值的變大，約束系數(shù)變小，結(jié)構(gòu)洞增多。節(jié)點度值的增大會使局部網(wǎng)絡(luò)連接增多，節(jié)點產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)洞會很多，如果這些節(jié)點的約束系數(shù)很小，勢必會使網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜，不符合軟件的設(shè)計原則。節(jié)點的度值無限逼近于0或為0的節(jié)點，其約數(shù)系數(shù)趨近于1或為1，這樣的現(xiàn)象說明了這些節(jié)點不存在結(jié)構(gòu)洞，它們是孤立節(jié)點，在軟件內(nèi)部模塊中不發(fā)生作用關(guān)系。度值為1和3的節(jié)點是封閉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也不存在結(jié)構(gòu)洞。結(jié)構(gòu)洞的約束系數(shù)與度的冪律分布相關(guān)性充分說明了水電運行仿真軟件結(jié)構(gòu)的層次性和模塊化特征。

3.2.2 中心度的特征

中心度是用來衡量網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的中心化程度，展現(xiàn)中心節(jié)點的位置，反映了節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的影響力。研究節(jié)點度與中心度的關(guān)系，有助于從全局的角度來分析軟件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。同樣以Wemade2.0軟件版本為例，如圖5所示。

圖5 Wemade2.0軟件網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度與中心度的分布

從圖5中可以看到，水電運行仿真軟件網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點度與中心度并沒有明顯的相關(guān)性，圖中呈現(xiàn)出來的分布關(guān)系與其他開源軟件有很大不同。在一個比較小的范圍內(nèi)，有一部分節(jié)點的中心度隨著度值的增大而急劇變大，但相應(yīng)的度值并不一定很大，另有一部分節(jié)點度值很小，中心度也不高，這些節(jié)點大多數(shù)分布在網(wǎng)絡(luò)的邊緣。對于中心度高的節(jié)點，說明它們是中心節(jié)點，支撐著整個網(wǎng)絡(luò)，這樣的中心節(jié)點一般都非常少，分布圖中恰好說明了這點。

3.3 度量結(jié)果分析

基于軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鲄?shù)的定義，以及對水電運行仿真系統(tǒng)Wemade2.0軟件網(wǎng)絡(luò)中特征值的分析，可以用度指標(biāo)來度量水電運行仿真軟件結(jié)構(gòu)局部類模塊的連接情況，研究類模塊間直接調(diào)用關(guān)系。結(jié)構(gòu)洞從節(jié)點之間依賴程度的角度來分析類模塊間的作用關(guān)系，彌補度指標(biāo)在軟件結(jié)構(gòu)度量中的不足。但是它們都不能體現(xiàn)重要節(jié)點的位置，中心度指標(biāo)能準(zhǔn)確地予以指出，并且從全局來度量軟件結(jié)構(gòu)。

在水電運行仿真系統(tǒng)Wemade2.0軟件內(nèi)共有312個類，對應(yīng)軟件網(wǎng)絡(luò)中共有312個節(jié)點。針對Wemade2.0軟件網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)的分析，查找提取出來的開源軟件.net文件里各類節(jié)點的序號、名稱，進(jìn)一步對水電運行仿真軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地評估。

（1）研究節(jié)點度與結(jié)構(gòu)洞的關(guān)系可以說明網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的局部連通性和依賴關(guān)系。度值越小越靠近網(wǎng)絡(luò)的邊緣，度值為0的節(jié)點不存在結(jié)構(gòu)洞，也就是孤立節(jié)點。查找源代碼數(shù)據(jù)文件分析發(fā)現(xiàn)Wemade2.0軟件網(wǎng)絡(luò)內(nèi)孤立節(jié)點大多為Windows的線程、消息等系統(tǒng)級調(diào)用以及在軟件的調(diào)試、維護(hù)時添加的冗余類或失效類。當(dāng)節(jié)點度值很大時，節(jié)點的復(fù)用性很高，節(jié)點間具有很強的依賴性，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)洞會很多，在水電運行仿真軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)，復(fù)用頻繁的類是RD類、XJ類、LP類，度值排在前三名，它們分別是熔斷器、信號繼電器、聯(lián)片。這些類都是一些基本控制類模塊，同時也是組成子控制回路和機械控制的最小單元。在仿真系統(tǒng)中各個基類被大量調(diào)用，這是由系統(tǒng)功能和應(yīng)用領(lǐng)域決定的。系統(tǒng)總線模塊中的通信和數(shù)據(jù)處理類CCmanddatap的結(jié)構(gòu)洞非常大，此類通常連接各個收發(fā)數(shù)據(jù)模塊和數(shù)據(jù)庫等。仿真系統(tǒng)通常采用分布式結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通過連接在系統(tǒng)傳遞交換。但是CCmanddatap類有明確的分工，該類只處理前臺和后臺的數(shù)據(jù)，這樣廣泛的依賴關(guān)系使它的結(jié)構(gòu)洞很大，但在系統(tǒng)最大協(xié)作模塊中并不是關(guān)鍵類。

（2）研究節(jié)點度和中心度的相關(guān)性有助于分析軟件內(nèi)各類模塊的復(fù)雜性。Wemade2.0軟件網(wǎng)絡(luò)的特別之處也體現(xiàn)在節(jié)點度與中心度的分布關(guān)系上。中心節(jié)點往往承擔(dān)著軟件的主要功能的實現(xiàn)。水電運行仿真軟件系統(tǒng)內(nèi)部各類模塊間的聯(lián)系比較密切，軟件系統(tǒng)主要通過共享變量空間相互作用，由節(jié)點度與中心度分布關(guān)系圖說明軟件工程中的單元復(fù)用性高于單元復(fù)雜性的特點在Wemade2.0軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)并不明顯，大多數(shù)節(jié)點都不與其相似度值的節(jié)點相連接，說明了Wemade2.0軟件結(jié)構(gòu)中層次較少。這也暴露了Wemade2.0軟件版本的缺陷，需要對軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)一部分類模塊修改和重新布局，平衡各類單元模塊的復(fù)雜度和重用度。

分布關(guān)系圖中展現(xiàn)了一部分度和中心度都較小的節(jié)點，說明這些節(jié)點在整個軟件網(wǎng)絡(luò)中處于邊緣地帶。如果對Wemade2.0軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)各類模塊修改，可以在適當(dāng)?shù)某潭壬显黾舆@些類模塊的復(fù)雜性。

4Wemade軟件系統(tǒng)的進(jìn)化

開發(fā)至今，根據(jù)實際需求的變化，水電運行仿真軟件系統(tǒng)已更新三個版本。研究軟件的進(jìn)化有助于認(rèn)識和理解軟件結(jié)構(gòu)的變化過程，指導(dǎo)開發(fā)人員對軟件進(jìn)行重構(gòu)和維護(hù)。

分析水電運行仿真軟件Wemade三個版本的同配系數(shù)(r)、平均最短路徑長度(＜d＞)、網(wǎng)絡(luò)中心度(＜c＞)、網(wǎng)絡(luò)約束系數(shù)(＜h＞)和判定系數(shù)(R)，如圖6所示。

圖6 Wemade軟件網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化中的特征值

基于Wemade在進(jìn)化過程中的一些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣髦档淖兓?，進(jìn)一步討論對Wemade軟件系統(tǒng)的影響。

（1）同配系數(shù)大于0說明水電運行仿真軟件網(wǎng)絡(luò)是同配網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點傾向與自身節(jié)點類型相似的其他節(jié)點優(yōu)先連接。隨著軟件的進(jìn)化，Wemade軟件網(wǎng)絡(luò)的同配系數(shù)逐漸變大，平均最短路徑逐漸減小，說明在Wemade十余年的開發(fā)過程中，軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)模塊化程度越來越高。然而，軟件結(jié)構(gòu)的模塊化并不是越高越好，高度模塊化勢必會使模塊的內(nèi)聚性過高，這樣軟件結(jié)構(gòu)會變得復(fù)雜。因此，在Wemade的后續(xù)版本的改進(jìn)過程中要綜合考量軟件系統(tǒng)的模塊內(nèi)聚性和模塊間的耦合性。

（2）Wemade三個版本的軟件網(wǎng)絡(luò)中心度呈上升趨勢，說明在軟件進(jìn)化過程中加入的新增節(jié)點優(yōu)先連接高中心度的節(jié)點，這樣網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點區(qū)域越來越密集，新增節(jié)點的中心性相對較高。而中心度高的節(jié)點通常密切關(guān)聯(lián)著軟件的核心結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)軟件的主要功能，對中心節(jié)點的不斷補充說明軟件的核心結(jié)構(gòu)還不夠成熟，需要在進(jìn)化過程中不斷地修改和完善。

（3）隨著Wemade軟件的進(jìn)化，結(jié)構(gòu)洞與度的判定系數(shù)逐漸增大，冪律相關(guān)性越來越明顯。但是，判定系數(shù)并沒有很大跨度，即使變化也是很小的，說明每一次的軟件版本的更新，只是對軟件內(nèi)局部結(jié)構(gòu)功能擴充，或者對內(nèi)部模塊函數(shù)的改動不多，程序的協(xié)作關(guān)系并沒有被破壞。軟件進(jìn)化過程中的網(wǎng)絡(luò)約數(shù)系數(shù)雖然有所增加，但變化不大，說明整個軟件網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)洞有所減少，節(jié)點間的連接性較強，同時還要考慮軟件規(guī)模和復(fù)雜度的情況而分析是否對影響網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果結(jié)構(gòu)洞變化呈上下波動且非常小，那么軟件的內(nèi)核并沒有變動。

5 結(jié)束語

水電運行仿真軟件系統(tǒng)是對水電站實時運行的模擬，測量并計算各個分支系統(tǒng)的參數(shù)，在監(jiān)控臺上顯示所有機組中的實時數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和生成圖等，通過界面可以對各種系統(tǒng)模塊操作，具有與實際水電站一樣的邏輯功能。為了有效地度量軟件，使Wemade能穩(wěn)定的在水電站運作，對Wemade維護(hù)和改進(jìn)十分必要。

本文首先介紹了水電運行仿真系統(tǒng)Wemade的組成及設(shè)計結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合軟件網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識，將Wemade軟件結(jié)構(gòu)抽象成網(wǎng)絡(luò)，利用軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鲄?shù)對水電運行仿真軟件Wemade的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行度量及分析，得到在Wemade軟件網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點度和結(jié)構(gòu)洞呈冪律相關(guān)，而節(jié)點度與中心度卻沒有明顯的相關(guān)性，說明了Wemade軟件結(jié)構(gòu)具有模塊性，同時軟件結(jié)構(gòu)層次較少。

水電運行仿真軟件系統(tǒng)Wemade已更新了三個版本，在彌補之前版本不足的同時Wemade并沒有進(jìn)化到完美。通過對三個版本的軟件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鞯牧炕瘜Ρ确治龅贸觯和湎禂?shù)的增大和最短路徑長度的減小說明網(wǎng)絡(luò)的同配性和聚集性不斷增強；網(wǎng)絡(luò)中心度的值相對來看有上升趨勢，說明模塊之間相互關(guān)聯(lián)過于緊密使軟件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，不利于軟件的更新和再設(shè)計；結(jié)構(gòu)洞與度的冪律相關(guān)性雖有微小的增大幅度，開發(fā)人員依然傾向模塊化設(shè)計。綜合分析來看，對Wemade的后續(xù)研究中，要適當(dāng)?shù)匕盐漳K間的聚類和耦合。

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