基于本体的软构件聚类算法研究

韦丽红

（呼伦贝尔学院 计算机科学与技术学院，内蒙古 海拉尔 021008）

基于本体的软构件聚类算法研究

韦丽红

（呼伦贝尔学院 计算机科学与技术学院，内蒙古 海拉尔 021008）

计算机之所以能够在不同的领域中应用，就是由于人们根据实际应用的需要，针对性的开发了应用软件，因此软件的开发情况，能够直接影响到其应用的效果，在这种背景下，如何提高软件开发的效率，成为很多专家和学者研究的问题，论文在本体构件聚类概念和特点的基础上，结合目前本体构建的情况，对基于本体的构件聚类算法，进行了深入的研究。

本体；构件；聚类；算法

引 言

随着计算机的普及应用，软件的重要性越来越得到体现，人们根据不同领域的实际需要，针对性的开发了相应的应用软件，以此来实现不同的功能，在这种背景下，如何提高软件的开发效率，成为很多专家和学者研究的问题，近些年软件技术得到了快速的发展，出现了软件复用等技术，可以在一定程度上提高开发的效率。在软件复用技术中，构件技术具有非常重要的位置，目前已经形成了一个学科，很多学者对构件的分类等问题进行了研究，从不同的角度出发，构件的分类也有一定的差异，现在广泛使用的构件聚类算法中，主要可以分成人工智能、超文本和信息科学，信息科学是目前使用最多的一种方法。

1 本体的构件聚类分析

1.1 本体的构件聚类概念

在计算机出现的早期，受到其性能和体积上的限制，软件的概念还没有形成，在使用计算机的过程中，首先要编写一个简单的程序，由于实现的功能比较简单，因此程序的语句比较少，缺少了必要的存储程序，使得人们每次使用计算机时，都要进行程序的编写，随着存储设备的出现，人们可以将写好的程序放到软盘等设备中，在需要实现某个功能时，只要将软盘插入到计算机中即可。随着计算机软件技术的发展，软件自身变得越来越复杂，如现在的很多软件，占用空间都达到了百兆，如此庞大软件的编写，需要一个编写团队共同完成，在这种背景下，逐渐地形成了软件工程这门学科，软件公司为了提高自身产品的竞争力，必须提高软件的质量，同时缩短相应的开发周期，而要想达到这个目的，可以采用软件复用技术，通过构件的方式，对程序开发中的一些模块和语句，进行重复的使用。对于本体的构件聚类，首先要进行本体的构建，在这个基础上，利用文本信息等，对构件的特征进行表示，最后完成构件的聚类，无论是本体的构件还是其他的构件，都要进行相应的数据收集，以此得到一个构件库，只有足够数量的构件，才能够保证聚类的顺利进行，以及程序编写效率的提高。

1.2 本体的构件聚类特点

与其他的构件聚类相比，本体具有鲜明的特点，首先就是在概念模型上，从构件聚类的概念可以知道，构件聚类的目的，主要就是收集到一定数量的构件，建立一个构件库，在软件编写过程中，可以利用这个库中的构件，直接形成一些模块和语句，这样就可以缩短编写的周期，同时提高软件自身的质量，而本体是对模型的一种规范说明。在计算机软件领域中，本体主要是用来表述通用知识的一种方式，对于构件库中的各种构件，能够用标准化的语言，进行规范性的表示，由此可以看出，在构件聚类中，本体的重要性，在提高软件编写效率的过程中，主要依靠构件的重复使用，显然不是所有的构件都能够重复使用，必须在功能上或者语法上，与要编写的软件存在某种共同点。而本体就是表述这种共同点的语言，对于构件聚类来说，其最大的特点就是能够缩短软件编写的周期，同时提高软件的质量，由于重复使用的构件，都是曾经应用在其他软件中的语句，因此其准确性比较高，而且经过了长时间的使用，一般都不会存在问题，尤其是对于软件编写来说，随着程序自身越来越复杂，容易出现的问题越来越多，如现在的大型软件，都会定期的发布一些补丁，修复软件中存在的漏洞。

1.3 本体的构件聚类过程

要想使用软件的构件来进行程序的编写，必须按照一定的步骤来执行，如先要进行构件的收集，并用相应的文本信息来表示，在收集的过程中，应该考虑到程序自身的情况，根据实际的需要，如程序模块和功能上的需求，针对性地进行构件的收集，随着软件技术的发展，现在市面上有很多相同功能的软件，因此存在着很多一样的构件，在收集的过程中，应该注意筛选。收集到了一定的构件后，就要建立相应的模型，目前使用比较多的是VSM模型，通过这个模型可以进行聚类，然后还要对聚类优化，这个优化是对构件筛选等，通过对要编写的程序进行分析，找到那些有用的构件，同时还要考虑到哪类构件对程序的影响最大，找到那些能够提高程序质量的构件。在这些工作完成之后，就实现了构件的聚类，但是要想使用这些构件，还要进行可视化的处理，把构件变成人们理解的方式，这样在需要使用时，可以直接引用这些构件，随着人工智能技术的发展，现在构件聚类实现了一定的智能化，在这种背景下，构件的收集、分析等，都可以交给软件来自行完成，甚至在需要哪类功能的构件时，智能程序可以直接进行引用。

2 本体简述

2.1 软件中本体的构建

随着自然科学的发展，计算机在很多领域得到了应用，为了实现不同的功能，人们根据实际应用的需要，针对性的开发了相应的应用软件，对于不同的领域来说，都会有一些自身的术语，在程序编写时，难免会用到这些术语，由于每个领域的术语无法通用，但是程序中的语言是通用的，因此要想在所有的领域中，共同使用这些构件，必须建立一个转化机制。本体的概念就是在这种背景下产生的，其是对不同领域术语概念之间的关系，现在计算机的使用，都涉及到软件的应用，尤其是随着互联网的普及，在很大程度上促进了软件的应用，市面上出现了大量相同功能的软件，软件公司为了提高产品的市场占有率，都在努力地提高软件开发效率，尤其是一些定制软件，在需求分析阶段中，就要体现出公司的实力，这样才能够争取到生意。本体的构建中，构件主要可以分成功能和非功能两种，其中功能类包括了娱乐、商务、电子等学科的术语，而非功能类主要是软件的运行环境和编写过程中，此外随着软件技术的发展，现在的程序编写中，主要采用高级语言，包括C++、java等，对于同样的软件，可以采用不同的语言进行编写，而每种语言都有自身的构件，这些构件无法通用，如果采用本体来进行描述，就可以实现构件的通用，人们将这种关系成为kind-of。

2.2 软件中本体的匹配

在本体构建完成之后，如何在实际的程序编写中，使用这些构件，就需要进行本体的匹配，在传统的软件编写中，由于没有构件的概念，但是一些经验丰富的编写人员，如果遇到相同功能的模块，会借鉴以往的一些语句，从某种意义上来说，这是最初的软件复用技术，随着这种方法使用的越来越多，逐渐地形成了现在的构件体系。在构件的使用过程中，如何判定构件与编写的程序共同点，是构件使用中的主要问题，而要想实现这个目的，主要采用匹配来进行，通过C语言等高级语言，可以很简单地实现匹配函数，如果加入人工智能模块，还可以在专家体系的基础上，实现构件的自行匹配，在需要哪个功能的语句时，可以直接进行采用。对于本体这样的构件，匹配与收集同样重要，在实际的软件编写中，很多时候收集工作做地比较好，但是无法匹配到最佳的构件，导致程序编写的效率较低，由此可以看出，本体的匹配对于构件应用来说，具有非常重要的作用，只有一个科学、合理的匹配体系，才能够保证采用的构件最适合程序，从而缩短程序编写的周期，同时提高程序的质量。

3 基于本体的构件聚类算法分析

3.1 传统的本体构件聚类算法

对于本体构件聚类的算法，已经研究了很长一段时间，很多学者对构件的收集、分析等进行了研究，在这种背景下，出现了很多构件聚类的算法，目前使用最多的是 K-Means算法，该算法需要先设置一个参数，通常情况，这些参数会对聚类结果产生较大的影响，但是通过研究发现，可以采用一些特殊的算法，跳过参数对结果的影响，现在有很多种算法，可以达到这个目的。无论采用哪种算法来实现构件的聚类，首先都要进行初始化，这个步骤主要是将收集到的构件放到相应的组中，然后通过相应的规则，对构件进行筛选，同时把不同的构件分类，在这个工作完成后，还需要进一步的进行处理，利用本体语义扩展，把所有的术语进行分类，然后就要进行聚类的工作，通过某种相似度规则，将具有同样性质的构件分成相应的类别，通常情况，如果一个聚类中的构件数量小于 10，还需要进行单独的处理。对于这种算法，其优势就是很好的躲过了参数的影响，但是在聚类完成之后，会产生一些小型的构建组，甚至一个构件是单独的类别，因此在所有的工作完成之后，需要对这些小的组别进行优化，将他们合并到一些大型的组别中，这样才能够得到一个最佳的聚类结果。

3.2 本体的构件聚类算法实验

在实际的构件聚类算法选择时，由于每个程序都具有一定的特殊性，需要使用的构件等，都会有一定的差异，在这种背景下，要想选择到最佳的构件，必须保证聚类算法的合理性，目前市面上有很多算法可以选择，虽然通过这些算法都能够进行构件的筛选等，但是不同算法的效率存在一定的差异。因此在选择了一个算法后，需要进行简单的实验，以此来保证算法的科学、合理，在具体的实验时，通常会对几种算法同时进行分析，从而找到一个最佳的算法，进过这样的对比分析后，可以明确地了解到每种算法的特点，如哪种算法的过程比较简单，哪种算法的结果比较准确等，在这个基础上，可以很容易地找到一个最佳的算法，如常用的K-Means算法，通过实验，可以明显地看到其聚类效率很高。随着计算机软件技术的发展，现在的软件自身越来越复杂，尤其是 C语言等高级语言出现后，程序的编写都开始变得模块化，每个模块实现不同的功能，这种就可以组成一个完整的程序，可以很好的满足实际的需要，现在构件聚类算法的实验，可以通过相应的测试软件来进行。

4 结 语

经过了多年的发展，计算机软件技术得到了快速的发展，为了提高软件编写的效率，人们开发了软件复用技术，通过重复使用一些语句，来缩短软件开发的周期，因此基于本体的构件聚类等复用技术，对于软件工程来说，具有非常重要的意义，很多专家和学者对构件聚类的算法等，进行了深入的研究。通过全文的分析可以知道，近些年随着软件的发展，其自身变得越来越复杂，程序的编写通常需要一个团队来配合完成，软件公司为了提高产品的市场占有率，必须提高软件开发的效率，而构件的使用，刚好能够满足这种需要，通过构件的收集、分析、聚类等处理，能够最大程度上提高程序编写的效率。

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O242

A

1673-2219（2014）05-0137-03

2014－03－07

韦丽红（1982－），女，黑龙江克山人，硕士，呼伦贝尔学院讲师，研究方向为语义Web、文本挖掘、信息处理。

（责任编校：京华；俊华）