軟件網絡拓撲與參數可視化

摘 要現如今的軟件結構越來越復雜，相關的開發也出現了問題，軟件的維護工作也遇到了瓶頸，軟件的質量得不到保障。對復雜網絡進行研究少不了網絡拓撲和網絡信息可視化的應用，這種方法可以更加直觀的快速獲取軟件結構的度量信息，本文針對軟件網絡拓撲和參數可視化進行研究，希望可以找到存在的問題并且找到相關的解決辦法。

【關鍵詞】軟件 網絡拓撲 參數可視化

現今社會的工作與學習已經離不開軟件，在經濟、政治和軍事上同樣少不了軟件，軟件的應用一直在進行拓展，計算機軟件系統的作用越來越大，軟件系統的規模和復雜度與日俱增，對于軟件的開發和維護少不了像是網絡拓撲等技術的應用，良好的軟件工程技術對軟件的質量好壞起著決定性的作用，對網絡拓撲等技術進行分析和研究對軟件的發展起著推動作用。

1 軟件網絡概述

隨著科技的發展，軟件的規模也在擴大，軟件的內部結構也越來越復雜，軟件的研發周期也在延長，軟件的開發質量難以得到保障。現代大型軟件的開發正朝向模塊化和層次化的方向發展，通過軟件模塊為出發點，將軟件模塊之間的關系假設成節點間的邊，軟件的靜態結構通常是由點集和邊集組合而形成的，網絡的拓撲結構和軟件的靜態結構是對應的。軟件網絡是一種較為典型的人工復雜系統，通過網絡思想加以研究就能夠實現靜態結構對復雜網絡的映射。通過對開發語言的應用，對操作系統、瀏覽器、應用服務器和編譯器進行處理，采用開發軟件將類的繼承和使用進行抽象。

2 網絡數據可視化技術

隨著復雜網絡的迅猛發展，研究人員已經不能夠利用原來的數字和表格對復雜網絡的內部結構進行分析，復雜網絡之中的信息資源不再容易發現，通過網絡數據化可視化技術進行分析，可以更加快速的找到復雜網絡之中的信息，網絡數據可視化技術可以展現美觀的展示方法，通過這種方法了解復雜網絡的內部結構，還可以利用圖論和統計學對數據進行挖掘，從一種美觀學的角度出發可以采用布局法進行計算，不同的算法會根據不同的要求進行優化處理，布局的整體會呈現出對稱性，節點的分布也會均勻。

研究人員可以從圖像中獲得需要的信息，布局的效果會很美觀，只是復雜度較高的算法不能夠呈現出軟件網絡的可視化，對軟件的開發和維護的指導作用不強，應該考慮美觀的程度，使得獲得更加高效的技術方法。

3 拓撲可視化技術

拓撲可視化技術是基于社團進行劃分的，通過揭示網絡的社團結構，可以對網絡的集結點關系進行挖掘，對信息的擴散進行分析，對網絡的穩定性進行判定。這種技術能夠對網絡的結構更加了解，對網絡中的不同社團的關系進行嚴格的辨析，對于社團的功能能夠更加清楚，軟件系統的設計不可缺少拓撲可視化技術。

通過計算可以避免使節點重疊，通過引導模型布局算法的時間過于緩慢，利用基于社團結構的網絡拓撲可視化技術可以先將社團抽象為節點，然后進行簡化網絡的構建，通過運用傳統的斥力和張力的模型布局算法進行布局，可以使結構功能更加清晰，避免節點過多，從而發生收斂速度過慢的現象，社團的規?？梢詻Q定社團的區域和劃分，將內部的節點進行填充，進而就形成了網絡拓撲圖的布局。

4 參數可視化分析

4.1 度量參數的著色分析

受屏幕分辨率的限制，大量的節點會嚴重堆積在視圖的中央位置，這就是以往傳統的布局算法視圖的效果。而現在軟件中的節點逐步被大量的連接信息覆蓋?？梢圆捎米畛Ｓ玫亩攘繀颠M行可視化分析，其中涉及到度、介數和緊密度。目前，學者提出了一些新的軟件網絡度量參數，其中波及度參數受到軟件研究人員的重視，這種參數的應用較為廣泛。

4.2 中心化度量分析

網絡的中心化是建立在復雜的網絡拓撲結構基礎之上的，對節點在網絡中的集中化程度進行討論。對軟件網絡進行中心化測試能夠使我們迅速而準確地發現中心節點，即便在規模龐大和結構復雜的復雜網絡中進行尋找工作，最后就能快速的找到高節點。

各種中心化指標是網絡的中心化實現的基礎，節點度的指標在中心化的測試的側重點有所不同，單一的中心化測試方法極大的不確定性，應該將參數結合起來使用才能更加合理地找到網絡的中心節點。在眾多網絡模型中構成多重測驗，由于軟件網絡的中心化，其研究的要求是對參數進行歸一化處理，如此就能夠消除網絡規模的影響，經過進行數值比較能夠把同一參數在不同網絡規模中。

4.3 介數中心化分析

在軟件網絡中，通過統計節點介數進行分析系統中任意一個類的聯系，對于類之間的關聯也可以清楚地認識到，在網絡失效時就會對整個系統造成影響，一個節點的介數通過網絡中該節點的最短路徑可以衡量當時所有的數目，節點在軟件系統中具有重要的作用。它可以量化研究軟件結構中的節點，對它進行分析具有一定的意義。

5 結論

通過研究可以發現，通過軟件中模塊的研究可以找到新的可視化算法，通過社團之間的關系可以發現節點之間的復雜關系，軟件的關系可以假設為一種較為復雜網絡拓撲關系，經過研究可以發現軟件網絡拓撲和可視化參數對于軟件的開發具有重要的意義，可以推動軟件行業的發展和進步。

參考文獻

[1]張耀方.基于丟包率的多播網絡拓撲推斷研究[D].蘭州交通大學，2014.

[2]賀瀟磊.軟件網絡拓撲與參數可視化研究與分析[D].東北大學，2013.

[3]賀定龍.復雜網絡可視化仿真軟件研究[D].南京理工大學，2014.

作者簡介

薛鐵龍（1995-），男，湖北省武漢市人。江漢大學數學與計算機科學學院網絡工程專業本科在讀。

作者單位

江漢大學 湖北省武漢市 430056