应用研究
进程网及其自顶向下建模技术研究
石万林郭峰*
(北方工业大学信息工程学院北京100144)
与皮
摘要：提出一种新的融合进程代数特征的Petri网模型一进程网。进程网既具有传统Petri网的图形化表示方式，又具有进程代数的语法形式。介绍了进程网的四种组含算子，复杂进程网可由简单进程网通过组合算子组含而成。给出了进程网细化的规则及基于进程网的字项向下建模步骤。
关键调:Petri网进程代数结构化操作语义
中图分类号:TP311.52 1引言
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)11-0044-02
进程网是在Petri网的基础上定义的，有关Petri网的定义请参
Petri网和进程代数是描述并发系统的两种主要模型，进程代数和Petri网具有明显的优缺点，关于进程代数与petri网的争论非常激烈，Petr网的主要缺点是缺乏可组合性以及建模复杂系统时的节点爆炸问间题。为克服这些间题，研究人员提出了各种高级petri网模型，如层次petri网、着色网、模块网等，论文2对此领域的研究成果做了综述性介绍。进程代数天然具有可组合性，但缺乏真并发语义，缺乏图形表达方式。Petri网和进程代数相结合是研究人员非常感兴趣的一个研究领域，在Detri网和进程代数相结合主要有三个方面的研究，包括用petri网描述进程代数的语义[3.4.5]，用进程代数表达 petri网，结合Petri网和进程代数描述软件系统]
论文在WF_Net和Opennetli以及进程代数相关理论研究的基础上，提出一种具有进程代数特征的Petri网模型一进程网(ProcessNet，简称为PrN)。进程网兼具Petri网和进程代数的特点，用基本petri网组件作为代数表达式的构造成分，复杂的Petri网可以通过各种操作符组合而成，组合后的Petri网具有一般petri网的运行
规则，同时又具有类似进程代数的结构化操作语义。 2进程网
进程网用递归的方式进行定义，进程网或者是基本进程网，或者由其他进程网通过各种组合算子组合面成。进程网定义了顺序(,),选择(+),并发([y,y,，"",y.J),循环()四种组合算子。顺序算子代表动作依次执行，选择算子代表按条件选择要执行的动作。对于并发行为，在进程代数中如π演算和CCS等，进程之闻的交互是同步的，在开放网中开放网之间的交互是异步的。并发算子中的表示接口变迁集合，指并发执行的PrN 在接口变迁上同步交互,并发算子中的[y,y,，"",y,]同样表示接口变迁集合，指并发执行的PrN在接口变迁上异步交互。当并发算子中的接口变迁都为空可表示为，表示独立并发，也就是两个PrN并行执行，没有任何交互。
io a
10 ia
iO?a
图1基本PrN
考文献
定义12);令PN=(P,T,F)是一个Petri网,β:PUT→SU( 1是标记函数,S是标记符号集合，T代表空标记，称PN°=(P，T,F，B）为加标Petri网。
在加标Petri网中，变迁用标记符号集合S与t进行标记，表示变迁的具体物理含义，用于比较加标Petri网之间的行为关系，主要是用于定义各种行为等价关系。
定义2:PrN是一个七元组:(P,T,F,A,L,I,O),其中(P,T,F)是-个Petri网，有两个特殊的库所：i和o。库所i是一个起始库所，即"i =①库所o是一个终止库所，即o=①：A是动作集合，动作用英文字母组成的字符串表示，IET，表示接受消息的变迁集合，OET表示输出消息的变迁集合，I和O是PrN的接口变迁集合。β是标记函数， L(T)->AU1T,每个变迁用动作进行标识。动作有三种形式a，!a 和？a分别表示内部动作，发送消息动作，接收消息动作。中变迁以？ a形式标记，O中变迁以la形式标记,PrN由基本进程网组合面成。
复杂PrN可以通过简单的PrN组合而成，最简单的PrN称为基本PrN，在PrN中有三种基本动作，分别是内部动作a，发送消息动作!m，接收消息动作?m，三种基本PrN表示为：Ea,E!a，E?a，对应的图形结构如图1所示：
定义4:基本PrN：简称为BPrN，满足：其中P=i,o),T=it),F=((I,t),(t,o)),A=(a,1a,?a)，β(t)=a时,I和O为空，β(t)=!a时,I为室,O=(t)，β(t)=?a时,O为室,I=tl。
定义5：PrN的代数形式：PrN可以是一个BPrN，也可以其他
PrN通过各种组合算子组合而成：
BPrN: =EaE?a|E!a
PrN; =BPrN|PrN+PrN|PrN|BPrN,PrN|PrN|[x, X,"*, x,JIPrN
在组合过程中会产生结构性的变迁，这些变迁只起到流程控制作用，用T进行标记。
本文用图1表示了一个PrN。在PrN的图形表示中，接口用黑色的矩形表示，内部变迁用白色矩形表示。进程网在组合时不必考虑内部的细节，只要根据接口变迁的标记就可以实现两个或多个进程网的组合，进程网和工作流网一样，有一个起始库所和终止库所，两个进程网组合之后仍然保持这一特性，组合之后，两个PrN变成个PrN，没有处理过的接口变迁作为组合后的PrN的接口变迁。
基金项日：国家自然科学基金项日(61070030，61010332),北京市大学生科研与创业行动计划。作者简介：石万林(1992一)：男，北京人,本科生
*通讯作者：峰(1972-)，男，山东省海博市人,讲师，博士,主要研究领城为软件工程,Petri网等。中国计算机学会会奠。E一mail:
guofeng_buaa@163.com。