面向对象软件的软件网络构建和可视化(2)
3．2 类级软件网络 17
3．3 特征级软件网络 17
3．4 软件影响网络层次结构关系 18
3．5 软件网络构建工具和流程 19
3．5．1 基于软件影响网络的CASE工具：Loach 19
3．5．2 软件网络依赖关系提取工具：DependencyFinder 22
4 软件网络可视化工具实现 23
4.1 系统需求分析 23
4.2 设计 24
4.3 可视化工具Pajek 24
4．3．1 Pajek可识别的.net文件 25
4．3．2 Pajek可识别的.vgr文件 26
4．3．3 Pajek可识别的.mat文件 26
4.4 实现结果 27
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1 引言
1．1 背景
1．1．1 复杂网络在一些领域的应用与研究
艾伯特等人于1999年针对32万个万文网连接节点和共约1.5万条链路的抽样统计结果，在统计特征上与Broder等人于2000年针对2亿个节点的更为详细的研究是一致的，节点的出度分布和入度分布均服从幂率分布。根据节点度的通积分布，出节点度较小的部分外(对于入度来说，这主要是因为存在一定的退出机制而没有考虑进去;而对于出度来说，一般是因为任何一个刚刚创立的网页基本上都会有一定的出度)，实际观测的数据非常好地满足幂律关系，其中入度的幂指数值在2.0左右，而出度的幂指数值则变化较大，艾伯特等人的结果为4.5，而Broder等人的结果为7。对万文网网页构成的网络系统的研究表明，网络的特征路径长度(也被称为万文网网络的直径，即2个网页间的最小连接数，用d表示)正比于网络的总网页数N的对数。美国Xerox公司在统计153127个网站的基础上，得到聚类系数为0.1078，而具有相同数量节点和连接的随机图的聚类系数则为2.3，二者相差甚远，网站网络的特征路径长度为4.228。通过近期的研究发现，满足幂率分布的网络平均最短路径长度可以有幂指数唯一的确定，其中幂指数的物理意义是网络节点连接方式和网络的总边数对网络特征路径长度的影响，从而可以深入探讨他对网络设计的重要性和对网络功能的影响。对因特网拓扑的研究，目前主要源于通信网络的仿真。
因特网采用无中心的开放管理体制，不同管理权属的运营商之间以自治系统的形式互联。因此，因特网上存在路由器级拓扑和AS级拓扑。Faloutsos兄弟对3个AS级网络样本和一个路由器级的网络样本做了统计分析，发现:节点出度幂率分布的幂指数是一个关键指标，在路由器上大约2.49，在AS级上大约为2.16～2.20。Ovindan于2000年统计了15万个路由器接口和近20万个邻接路由数据，得到幂指数约为2.3，与Faloutsos等人的结果非常接近。但是，Faloutsos等人的因特网样取自比较早期其他研究人员对因特网拓扑的探测结果，而且存在别名问题且受运营商提供数据的准确性影响，所发现的幂率分布规律，曾受到较多的质疑。为此，Spring等人设计并开发了更为先进和准确的因特网拓扑探测工具，探测结果与Faloutsos等人的发现极为相似，只是在出度较小的数据上存在与幂律关系的偏离。总的来说，实际的复杂网络拓扑，其平均最短路径长度大体上要小于随机网络的网络拓扑预测值，而聚类系数则远远大于随机网络拓扑的预测值。较小的平均最短路径长度，表明网络具有“小世界”特征，较大的聚类系数则说明节点间基于源代码的软件网络结构研究与失效节点比率的关系。如果随机的移除网络中的节点，复杂网络拓扑的网络连通性要比随机网络强得多，前者的平均最短路径长度接近于未发生节点失效时的值，而后者的平均最短路径长度则有非常明显的增大。但在有选择的移除特定节点时，结果却正好相反。这意着在满足幂率分布的复杂网络拓扑中，存在对连通性起关键作用的节点(中枢节点)，这些节点的失效可以更快的导致网络异常。虽然这在信息网络中是一个常识性问题，但从统计角度进行理论研究却是一个全新的课题。