设计模式是软件设计中重要的概念之一,旨在通过复用设计经验来提升软件系统开发的效率和质量。围绕软件设计模式已有诸多研究工作,但仍存在一些问题未被解决:关于设计模式分析的研究工作通常只涉及少数几个设计模式,而目前已积累了大量的设计模式,已有分析方法（如调查问卷方法）很难对数量众多的设计模式进行处理;由于软件技术的高速发展,设计模式文档中的应用信息很难与当前流行的软件技术进行即时关联,而如何高效地获取这些信息来更新文档在已有研究中鲜有提及;在设计模式的相关资料中,所占比重较大的是自由文本数据,而已有研究未能有效地利用这些数据去辅助相关任务。本文尝试使用数据驱动的方法来解决这些问题,具体研究内容如下:①基于网络众智数据的设计模式分析。本部分研究提出基于网络众智数据的设计模式大规模实证分析方法,构建了包含425个设计模式的设计模式目录,实现了对大型软件技术问答平台中210个设计模式的使用现状的分析,并揭示了设计模式关注度的长尾分布、设计模式的领域相关性等现象,为开发者初步掌握这些设计模式提供了指导。②基于文本挖掘的设计模式应用信息识别。本部分研究提出利用软件技术问答平台数据挖掘设计模式应用相关信息的方法,从而用于实现设计模式文档中相应内容的更新。实例研究表明,该方法能够成功识别与当前软件技术密切相关的195个设计模式的典型应用场景和70对具有相关性的设计模式。得益于软件技术问答平台具有实时性和持续更新的特点,该方法为设计模式文档的及时和有效更新提供了可行途径。③设计模式与自然语言的统一建模。本部分研究首次对设计模式和自然语言的一般关系进行建模,使用词嵌入技术构建了 372个设计模式和27770个单词的向量表示,实现了设计模式的自然语言描述信息的有效利用。基于设计模式-单词相似度任务的实验评估表明,该方法在通用指标上超过常用文本相似度计算方法24.2%至120.9%。此外,本文还将该方法用于两个设计模式相关的任务,即设计模式标签推荐和设计模式选择,实验评估结果同样证实,其效果优于一些专门处理这些任务的主流方法。④设计模式搜索原型工具的开发。通过集成以上三个部分的研究结果,本部分设计并实现了一个设计模式搜索原型工具;它支持使用自由文本来进行设计模式搜索,并返回相关的设计模式列表和详细设计模式信息。该原型工具已经集成于百度开发云平台。通过以上工作,本文期望帮助开发者更全面地学习和理解设计模式、更方便地构建设计模式文档、更准确地选择和应用设计模式,从而更好地辅助设计模式的实践过程。