利用群落技術(shù)來優(yōu)化軟件的模塊結(jié)構(gòu)

張森森 程杰仕 張亞紅

摘 要：眾所周知軟件建立的整個(gè)生命周期中，軟件開發(fā)人員要花費(fèi)很大的時(shí)間與精力在軟件的建模中，但是后期的各種維護(hù)與軟件功能的改進(jìn)都必須要對最初建立的模型進(jìn)行更改，因此前期建立簡單有效的軟件模型對軟件的整個(gè)生命周期具有非常大的意義。本文主要通過群落技術(shù)來對軟件模型中的模塊化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，群落技術(shù)的核心利用的是軟件模塊之間的耦合性與模塊內(nèi)部的內(nèi)聚性來建立耦合內(nèi)聚的關(guān)系圖，進(jìn)而完成對軟件的模塊化的優(yōu)化，使軟件的模塊化結(jié)構(gòu)更加地清晰易懂，使軟件各種性能的改進(jìn)變得更加地簡潔方便。

關(guān)鍵詞： 軟件;模塊結(jié)構(gòu);群落技術(shù)

文章編號： 2095-2163（2019）03-0298-02 中圖分類號： TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

0 引 言

在對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，模塊化的運(yùn)用可以起到非常關(guān)鍵的作用，因此對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)除了應(yīng)該得到最佳的模塊的數(shù)目之外，提高模塊的性能也具有至關(guān)重要的意義。模塊的耦合性與內(nèi)聚性是軟件性能的重要指標(biāo)。其中，模塊的內(nèi)聚性通常用來描述軟件某個(gè)模塊本身關(guān)聯(lián)的聯(lián)系程度，耦合性多是用于描述不同的模塊之間的聯(lián)系程度，模塊存在主要是為了軟件開發(fā)人員在對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)能夠分離某些功能，為了達(dá)到統(tǒng)一細(xì)小的功能存在于同一個(gè)模塊中的目的，這樣在后期進(jìn)行維護(hù)以及功能變更時(shí)只需要對于相應(yīng)的模塊，不必每次都對整個(gè)軟件來進(jìn)行修改，因此模塊化在軟件的設(shè)計(jì)中占據(jù)很重要的位置[1]。通常來說，軟件的模塊化就是根據(jù)軟件本身需要完成的功能來對軟件進(jìn)行整體的劃分，本文研究的群體檢測技術(shù)本質(zhì)上就是采用將整個(gè)的軟件看作一個(gè)群落的技術(shù)來探索更加合理化的軟件模塊劃分方法，因而在實(shí)踐中有著強(qiáng)大的應(yīng)用研發(fā)價(jià)值。

1 群落技術(shù)的理論基礎(chǔ)

對于軟件模塊結(jié)構(gòu)的優(yōu)化已經(jīng)發(fā)表了一系列的研究成果，同時(shí)還有眾多的工具以及理論可供調(diào)取選用[2]，但是模塊結(jié)構(gòu)的優(yōu)化卻仍具可觀潛力亟待開發(fā)，現(xiàn)存的研究很多都是封閉軟件或者是優(yōu)化度不夠，本文提出的群落技術(shù)是在不同的層次上來完成對于軟件結(jié)構(gòu)的調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)軟件模塊的優(yōu)化的目的。

1.1 基本層次的技術(shù)運(yùn)用

基本層次主要針對的是理論的運(yùn)用，為此最先處理的是已經(jīng)存在的模塊，對其進(jìn)行優(yōu)化時(shí)將主觀設(shè)定每個(gè)模塊作為一個(gè)群落，如前文所述的內(nèi)聚性主要是各個(gè)群落內(nèi)部的關(guān)聯(lián)性，耦合性是不同群落之間的聯(lián)系，最終的目的是降低不同群落之間的聯(lián)系、增強(qiáng)群落內(nèi)部的聯(lián)系，因此在對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類時(shí)通常將觀察不同群落以及每個(gè)群落之間屬性點(diǎn)的聯(lián)系程度。如果群落中的屬性點(diǎn)有聯(lián)系就記為1，否則為0，這就是適用于群落內(nèi)部各個(gè)屬性點(diǎn)之間的關(guān)系的最基本的計(jì)數(shù)辦法。

1.2 研究層次的發(fā)掘技術(shù)運(yùn)用

研究可知，當(dāng)有針對性地分析與解讀最底層基本的群落內(nèi)部的計(jì)數(shù)辦法后，在實(shí)際的運(yùn)用過程中還需要對于群落之間的屬性點(diǎn)的聯(lián)系進(jìn)行合理的規(guī)定，本文中的規(guī)定辦法與前面闡述的非常類似。如果2個(gè)不同的群落之間的2個(gè)屬性具有聯(lián)系，計(jì)數(shù)為1;但是如果2個(gè)群落之間非常多的屬性之間具有聯(lián)系，研究人員則應(yīng)深入探尋查找出具有聯(lián)系的數(shù)目，此時(shí)就是重點(diǎn)根據(jù)整個(gè)軟件各個(gè)群落之間聯(lián)系的綜合結(jié)果作為計(jì)算的依據(jù)[3]。究其本質(zhì)來說，各個(gè)群落之間的聯(lián)系值的大小也就是在最基本層次得到的聯(lián)系值大小的推演及運(yùn)用。

基于此，研究又給出一個(gè)簡單的概念例子來進(jìn)行釋義講解：假如有3個(gè)基本模塊并且定義為群落A、模塊B與群落D，在群落A中有3個(gè)屬性，假設(shè)為（1，2，3），在群落B中也有3個(gè)屬性，假設(shè)為（4，5，6），D中也有3個(gè)屬性，假設(shè)為（7，8，9），并且群落A、B、D中各個(gè)屬性都有簡單的聯(lián)系。在研究定義時(shí)將群落A、B與D視作為功能的最基本層次，則群落A，B與群落D之間的屬性值為1;在A與B的上一個(gè)層次假設(shè)有更大的模塊，定義為群落a，群落D的上一級為群落b，此時(shí)D與A，B都有聯(lián)系，這樣就可將群落a與群落b之間的屬性值定義為2。如此一來，在設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中也就是將依據(jù)軟件整個(gè)的屬性值Q的變化來判斷軟件模塊性的變化。若將其運(yùn)用在本文的實(shí)例中，就是通過確定群落a中的A，B與b中D之間的移動來獲得Q的最小值。

1.3 群落技術(shù)的核心思想

群落技術(shù)在根本上就是將整個(gè)軟件看成一個(gè)大的群落，不同的子功能視作小的群落，最終完成的任務(wù)是將各個(gè)小的群落之間的聯(lián)系降到最低、且將各個(gè)群落自身的模塊性提高。在研究構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)中規(guī)定一個(gè)值Q來對整個(gè)群落總體的這些仿真值來進(jìn)行判斷。Q值越大，帶邊采用群落方法進(jìn)行移動將會明顯降低了模塊性，反之就是實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。

2 群落技術(shù)的應(yīng)用

本文的應(yīng)用在開源的Java代碼Trama，其具備的功能是對矩形的圖形化來進(jìn)行講解，而本文據(jù)此展開實(shí)驗(yàn)則能切實(shí)有效地對軟件的性能進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.1 數(shù)據(jù)選取與收集

這里，研究擬對于Trama的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的結(jié)果見表1。

2.2 群體檢測技術(shù)的運(yùn)用

在實(shí)際的運(yùn)用過程中統(tǒng)計(jì)出所需要的數(shù)據(jù)，并且借助時(shí)下優(yōu)良的實(shí)例化工具將研究的軟件具體化，最終找到群落中所需要的屬性。運(yùn)行結(jié)果詳見表2。

2.3 結(jié)果分析

由表2可以看出，有9個(gè)不同的模塊需要從原來的群落中移動到新的群落中去，為了更好地驗(yàn)證本文采用方法的準(zhǔn)確性，啟用了開源軟件Trama，并對軟件進(jìn)行了手工查找，最終結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文求得的各移動模塊都是有必要的，準(zhǔn)確率已然高達(dá)百分之百，只是完整率卻還并未臻至令人滿意程度。

3 結(jié)束語

盡管本文的方法展示出了可行性與簡易性，但是方法卻并未得到廣泛應(yīng)用，因此下一步的主要工作是：采用來自不同領(lǐng)域的各種軟件，用不同的尺度來對本文的群落方法進(jìn)行檢驗(yàn);開發(fā)出能在各種水平上進(jìn)行實(shí)踐操作的工具。

參考文獻(xiàn)

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