不同于文本型编程语言,图形化编程语言是一种能够将底层实现进行封装,用户仅需要简单拖拽编程组件,就能完成相应具有复杂逻辑的编程任务的编程语言。对于绝大多数非计算机专业的用户来说,简单直观的图形化编程语言能够给他们带来极大的便利;但是,现有的图形化编程系统由于设计难度高或软件缺陷,导致系统耦合性较高,不支持编程组件扩展与线程同步,且运行速度缓慢,给使用者带来了诸多不便。针对上述问题,本文提出了一个图形化编程组件的层次图VDAG(Visual-programming Directed Acyclic Graph)模型,研究如何将图形化编程组件间的关系使用图结构进行描述。层次图是指图中的节点具有编程元组件、基本组件、特殊组件的层次结构,且特殊组件内部能够嵌套子图。模型基于有向无环图建立,具有低耦合性,低时空复杂度,支持组件扩展及多线程同步等特点。本文从元组件的建模开始,通过建模要求分析了图形化编程元组件的性质,定义了能够描述图形化编程且完善的层次图模型,描述了模型有向无环、支持多线程合并与组件扩展、低耦合等特性,并设计了基于改进邻接矩阵描述的有向无环图数据结构;本文还从模型的基本组件层和特殊组件层分析了基本组件的两层流模型和特殊组件的多层次图结构。通过分析和描述三层图模型的特点和实验对比,得出这种特殊的层次有向无环图模型能够良好的描述图形化编程组件与组件间逻辑和数据的流向,以及执行过程。最后,本文还提出了一种基于层次图模型图形化编译系统的设计方案,进行了系统的实现、测试和结果分析。并通过介绍本系统的应用情况,说明层次图模型具有实际应用效果,最后指出其不足与待改进之处。系统实现采用消息驱动机制,进一步保证了系统后端编译部分与前端显示的松耦合,并使用层次有向无环图模型对图形化编程组件、自定义函数以及组件间的逻辑等编程要素进行描述。系统还对组件的逻辑关系和数据流向进行图形化编程语法的错误检测,最后进行图形化编程的编译和链接,生成最终的代码或可执行程序。