软件图语言的若干问题研究

本文从语言学和形式化角度对软件工程中广泛和频繁使用的软件图进行研究，提出了软件图语言这一概念。本文首先提出了关于软件图语言的一组基本概念，研究了软件图语言的同态和同构，以构成软件图形式描述的基础；其次阐述了软件图语言的分类和体式；最后讨论了软件图的优化问题。本文工作可以作为设计软件图编辑器及自动生成工具的基础。     

图文法EGG在设计模式中的应用

对图变换和可视化语言的研究激发并促进了图文法的研究和发展。作为一维字符文法的扩展,图文法可以形式化描述二维空间中的对象,如图像、图形和表格等,为它们的定义、生成、变换及分析提供理论和技术上的支持。设计模式是可复用面向对象软件的基础,通常以二维图的形式来表示。为了与用户多样化的需求相适应,设计模式经常需要在不改变系统基本结构的情况下进行演化。本文讨论了图文法EGG及其形式化方法在设计模式的演化中的应用,聚焦在图变换和图解析两方面。前者用EGG格式的产生式作为图重写式来指导图的每一次变换,以确保相应设计模式演化每一步的正确性;后者用EGG文法机制来对图进行归约,以检查随意演化后的设计模式是否合法。     

可视化语言技术在软件开发中的应用

可视化语言技术比一维文本语言在描述软件组成方面具有优越性.由于图表和图形概念在系统建模中的广泛使用,可视化语言可以应用于需求分析、设计、测试和维护等软件开发的各个阶段.除了具有直观易见的特点之外,图文法在计算机上的精确建模和验证能力,为设计可视化语言提供了一个坚实的理论基础.讨论了可视化语言的形式理论基础,回顾了相关的可视化图形编程环境.特别提出了一种空间图文法,并且用该图文法定义了统一建模语言的行为语义.基于空间图文法,开发了一种基于模式驱动的框架,以帮助软件架构与设计.     

关系图文法及其应用

字符串文法不适于描述二维以上事物的特征，无法定义事物之间的复杂关系．本文提出了关系图的概念，对关系图的性质进行了研究．在此基础上提出了一种新的文法——关系图文法．该文法能够方便地抽象和概括二维以上复杂对象的特征，为分析和识别这些对象提供工具和方法，可以广泛应用于模式识别、高维文本分析和描述图示语言的语法等领域．为了使关系图文法实用化，本文还提出了相应的识别和匹配算法.     

上下文相关图文法的表达能力分析

上下文相关图文法是描述可视化语言的形式化工具.为了直观地刻画并高效地分析可视化语言,已有图文法形式框架均着重于文法形式和分析算法的研究,而忽略了对它们之间表达能力的分析.在对已有上下文相关图文法形式框架的关键特征进行分析和归纳的基础上,通过构造不同形式框架之间的转换算法,揭示并形式化证明了它们表达能力之间的关系.而且,转换算法在不同形式框架之间建立了关联,使图文法的应用不必再局限于一个框架,而是可以选择不同框架分别进行图的描述和分析,从而提高了上下文相关图文法的易用性.     

嵌入一致图语法的依赖图

图语法将字符串上的形式文法扩充为图上的形式文法,提供一种能够使用精确的数学方法来模拟图变换的机制.提出了几种新的基于一致图语法的方法来表示控制流图、数据流图、控制数据流图、二分图和超图,并说明如何通过图重写来自动生成依赖图并挖掘并行性,从而协助并行编译器和并行语言的设计和实现.     

On the Expressiveness of Context-Sensitive Graph Grammars

上下文相关图文法是描述可视化语言的形式化工具.为了直观地刻画并高效地分析可视化语言,已有图文法形式框架均着重于文法形式和分析算法的研究,而忽略了对它们之间表达能力的分析.在对已有上下文相关图文法形式框架的关键特征进行分析和归纳的基础上,通过构造不同形式框架之间的转换算法,揭示并形式化证明了它们表达能力之间的关系.而且,转换算法在不同形式框架之间建立了关联,使图文法的应用不必再局限于一个框架,而是可以选择不同框架分别进行图的描述和分析,从而提高了上下文相关图文法的易用性.     

一种有效的结点标号上下文无关图文法分析算法

本文讨论了上下文无关图文法的性质，并证明了图文法推导具有独立性．本文还给出了一种有效的上下文无关图文法分析算法，它具有多项式时间复杂性，并给出了算法的正确性证明．该算法已经用Ｃ语言实现．     

上下文相关图文法分析及其应用初探

图文法是一种对可视化语言进行形式化定义的元语言，具有表达自然、能力强大的特点.随着使用可视化语言的最终用户编程技术的广泛应用，图文法分析尤其是上下文相关图文法分析在工程应用中的重要性日益突出.国内外相关文献或着重于纯理论探讨，或局限于特定语法类的特定应用，不利于工程应用人员参考.本文选取简洁明了的符号体系，介绍上下文相关图文法分析的一般性过程，并将其中规则选取关键步骤描述为CSP问题，利用已有的针对CSP问题的优化方法来优化算法，介绍了现有的优化方法并给出实现算法;同时，结合自身实践，讨论其在一个面向体系结构的Web服务集成系统中的应用.     

vCGG:一种基于虚结点的空间图文法形式框架

作为一种二维的形式化方法,图文法为可视化语言提供了直观而规范的描述手段.然而,大多数图文法形式框架在空间语义处理能力方面有所不足,影响了图文法的表达能力及其实际应用范围.针对现存的问题,构建了一种新型空间图文法形式框架vCGG （virtual-node based coordinate graph grammar）.区别于其他空间图文法,vCGG在产生式中通过定义虚结点的概念描述产生式与主图之间的语法结构与空间语义关系,在保留抽象能力的同时,提高了其空间语义配置性能.通过与几种典型空间图文法框架比较,vCGG形式框架在直观性、规范性、表达能力以及分析效率方面均有着较好的表现.     

Representing graph families with edge grammars

An edge grammar is a formal mechanism for representing families of related graphs (binary trees, hypercubes, meshes, etc.). Given an edge grammar, larger graphs in the family are derived from simple basis graphs using edge rewriting rules. A drawback to many graph grammars is that they cannot represent some important, highly regular graph families such as the family of shuffle-exchange graphs. Edge grammars, however, exist for all “computable” graph families, and simple edge grammars exist for most regular graph families. In this paper, we define and illustrate edge grammars and analyze them in the context of formal language theory. Our results include hierarchy and decidability properties. Because this work originally was motivated by a need to represent graph families found in parallel computation, the application of edge grammars in this context is also discussed.     

基于图文法的动态软件体系结构支撑环境

使用类型化的属性图及其图文法来直观而形式地刻画软件体系结构和体系结构风格,用图转换来刻画动态体系结构的重配置行为.基于这种刻画,构建了一个动态软件体系结构支撑环境.该环境一方面,通过一个基于图文法的编辑器来支持体系结构图模型的可视化构造和操纵;另一方面,基于内置运行时体系结构技术实现了体系结构图模型在具体系统中的物理实施,并使得图模型上的图转换操作可以自动映射到实际系统的动态重配置上.再加上一系列的辅助设施,形成了一个较为完整的基于图文法的动态软件体系结构支撑环境.     

Categorical approach to the construction of fuzzy graph grammars

The categorical approach is proposed to the formalization of fuzzy graph grammars obtained as a result of generalization of sequential graph grammars. This approach takes into consideration the basic types of fuzziness that arise in constructing categories of fuzzy objects and describing transformations of fuzzy graphs generated by fuzzy sets. All the problems of undecidability that are well known for Chomsky grammars are proved to hold true for fuzzy graph grammars. __________ Translated from Kibernetika i Sistemnyi Analiz, No. 4, pp. 130–144, July–August 2006.     

含假结RNA二级结构类的图语法

用最小自由能法预测RNA二级结构是NP困难问题,其根本原因是假结的存在。近几年的预测算法都针具有一定结构特征的假结寻找多项式时间算法进行预测。论文针对RNA二级结构图提出一种图语法,该语法由初始结构图集和重写规则集构成,用重写规则在初始结构图上的不断重写得到的结构图都是该语法的语言。分析了5个主流RNA二级结构预测算法的目标集,给出它们的图语法,使得目标集的结构特征一目了然,目标集间的真包含关系也通过图语法直观地体现出来。