软件网络社团结构分析

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复杂网络的社团结构发现是揭示网络结构与功能之间关系的重要基础,是近年复杂网络研究的热点,研究也相对成熟。软件网络作为一种人工的复杂网络,也表现出了“无尺度”分布与“小世界”现象,而且具有显著地社团结构特征,和其它复杂网络结构具有相似的特性。目前针对软件网络社团结构的研究相对不足,社团结构特征分析也鲜有研究。我们采用面向对象软件,抽取源代码构建软件系统的网络模型。首先,本文引入了复杂网络其他领域的三种社团划分算法对软件网络进行社团结构划分,并且对其进行评价和结果分析,选择适用于软件网络划分的算法。其次,我们选择适用于软件网络划分的CNM算法来对软件网络进行社团结构划分,为了验证划分效果的有效性,即划分结果是否匹配软件原始模块,本文引入了对应命中率和对应偏差率两个概念。经过统计分析,我们发现软件结构网络中的社团很好的对应了软件的功能模块,社团划分效果比较好。再次,我们根据划分结果对社团数目和社团大小进行了分析,发现社团数目与网络节点数目呈强正相关性,发现社团大小并未呈现复杂网络其他领域所示的幂律形式。最后,针对软件网络版本演化过程中社团结构特性的变化,统计了软件规模与社团数目以及模块度的演化规律,发现软件规模和社团数目受软件开发过程中软件内核变动的影响,模块度的演化趋势能够反映面向对象软件的设计水平的变化。由于设计优良的软件普遍遵循“高内聚,低耦合”的原则,所以软件的拓扑结构也具有模块化和层次化的特点。软件网络社团结构分析为软件工程的研究提供了帮助,也可以为软件开发和设计提供参考,帮助软件开发人员增加对软件系统的理解,对了解软件体系结构以及软件测试具有极为重要的意义。
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