设计模式是软件设计经验的总结,恰当使用设计模式可以有效提高软件系统的可复用性,提高软件维护效率。在实际应用中,由于软件需求的复杂性,设计人员很少使用单一的设计模式,而是根据具体的应用场景和以往的设计经验,将多个设计模式组合使用。但是在这种缺少理论支撑和严密推导的情况下,模式组合结果的有效性无法得到保证,可能会对软件产品的质量造成不良影响。因此使用形式化方法准确地表示模式组合并判断这种组合方式是否有效显得至关重要。通过对比现有的模式组合形式化方法,发现操作符方法能够有效地展示模式组合后的结果,但是该方法仍然具有缺点:限制操作符与展平、提升操作符存在语义重叠。针对上述操作符方法中存在的问题,本文的工作具体如下:(1)结合模式的抽象逻辑规范与Z语言对操作符方法进行优化,在现有的操作符基础上提出了新的限制、叠加、扩展和泛化操作符。(2)探讨了优化后的操作符满足的代数法则,并采用代数推理验证了优化后的限制、叠加、扩展和泛化操作符可以有效的替代先前的限制、叠加、展平、泛化、扩展和升降操作符。通过减少操作符的数量,降低了多模式之间的语义重叠关系。(3)对优化后的操作符进行保存属性分析,总结出了判断模式组合是否具有有效性的方法。通过面向模式的实际案例验证了该方法的正确性,同时对比说明了本文优化后的操作符方法在去除操作符重叠方面要优于前人提出的方法。