基于图变换的可视化层次用例建模及演化方法研究

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1、摘要UML(UnifiedModelingLanguage)作为一种标准的可视化建模语言，在软件开发领域得到广泛应用，是近年来可视化建模和模型演化研究的热点。UML中得到广泛应用的用例模型由于缺乏严格一致的语法和语义规范，导致模型难以演化，严重影响用例模型的质量和建模效率。随着软件规模的不断扩大、软件复杂性的不断增加和软件变化的不断加剧，UML用例模型愈来愈难以适应。论文主要研究基于图变换理论的用例建模及演化问题。首先对可视化用例建模、软件演化和图变换理论的研究和应用现状进行了分析，应用图变换理论和谓词逻辑，提出了一种

2、基于图变换的可视化层次用例建模及演化方法，对方法涉及的模型、技术、过程和工具进行了系统深入的研究，并通过门禁系统实例论证了方法的有效性。论文提出了基于重用的层次用例模型，给出了层次用例模型文本描述的扩展巴科斯范式，并应用带属性类型图及图变换原理，定义了层次用例模型可视化图形描述的抽象文法与具体文法，构建了由图形描述自动生成对应文本描述的算法，进一步结合事件序列，研究了层次用例模型文本描述的指称语义。为提高图变换在软件演化应用中的表达能力和处理性能，结合谓词逻辑，论文提出了软件演化操作描述语言SEOL(SoftwareE

3、volutionOperationLanguage)，研究了SEOL语言的结构化操作语义，指出了软件演化操作语义等价的分析方法，针对SEOL语言表达式，构建了相应的处理机制，包括处理的基本原理和处理流程，讨论了图变换操作的SEOL描述。针对层次用例模型描述的特点，论文提出了演化式用例建模过程模型，将用例建模及演化过程分为四个阶段：初始建模、扩展、分析和重构，并基于带属性类型图和SEOL语言，对各阶段的活动进行了详细讨论。在扩展阶段，给出了扩展操作规则和撤销操作规则的定义。在分析阶段，提出了用例大小度量、用例模型结构复杂

4、性度量和用例模型可重用性度量的计算方法和启发式规则，给出了用例模型语法正确性检查以及反模式分析技术。在重构阶段，定义了重构操作描述规范，并进一步对层次用例模型的重构进行了分类讨论。同时，论文还研究了层次用例模型建模及演化过程的自动化问题。结合偏序规划和模糊聚类技术，研究了用例模型演化操作的设计和优化技术。在层次用例模型描述语法和SEOL语言的基础上，讨论了可视化用例建模与演化原型工具的开发。总之，本文的研究工作为提高用例模型的质量，扩大用例模型的应用范围，具有重要意义，而且也为可视化建模和软件演化提供了科学的参考，在新

5、一代软件开发方法中具有良好的应用前景。最后还对本文所作的研究工作进行了总结，指出了在本文研究基础上进一步的研究工作。关键词图变换，模型演化，可视化建模，层次用例模型，软件演化操作语言IIABSTRACTUML(UnifiedModelingLanguage)iswidelyusedinthesoftwaredevelopmentfieldasastandardvisualmodelinglanguage，andisoneofsignificantstudysubjectofvisualmodelingandmodele

6、volutioninrecentyears．ExtensivelyusedUMLusecasemodelisdifficulttoevolveprimarilybecauseofthelackofastrictandconsistentsyntaxandsemanticsspecificationonnsecasemodel，andthisheavilyaffectsthequalityofusecasemodelandthemodelingefficiency．Withtheenlargingofsoftwaresc

7、ale，theincreasingofsoftwarecomplexityandtheacceleratingofsoftwarechangeffequency，UMLusecasemodelbecomesmoreandmoredifficulttoadapttothesesituations．Thedissertationprimarilystudiestheusecasemodelingandevolvingbasedongraphtransformationtheory．Firsttheresearchandap

8、plicationbackgroundsareinvestigated,whichincludevisualusecasemodeling，softwareevolutionandgraphtransformationtheory．Thenavisualhierarchicalusecasemodelingandevolution