軟件工程 設(shè)計的復雜性

復雜性代表事件或事物的狀態(tài)，它們具有多個相互關(guān)聯(lián)的鏈接和高度復雜的結(jié)構(gòu)。在軟件編程中，隨著軟件設(shè)計的實現(xiàn)，元素的數(shù)量以及它們之間的相互聯(lián)系逐漸變得龐大，一下子變得難以理解。

如果不使用復雜性指標和度量，軟件設(shè)計復雜性很難評估。讓我們看看三個重要的軟件復雜性度量。

Halstead's 的復雜性度量

1977年，Maurice Howard Halstead 先生引入了度量軟件復雜性的指標。Halstead 的度量取決于程序的實際實現(xiàn)及其度量，這些度量是直接從源代碼的運算符和操作數(shù)以靜態(tài)方式計算的。它允許評估 C/C++/Java 源代碼的測試時間、詞匯、大小、難度、錯誤和工作量。

根據(jù) Halstead 的說法，“計算機程序是一種算法的實現(xiàn)，該算法被認為是可以歸類為運算符或操作數(shù)的令牌集合”。Halstead 度量將程序視為運算符及其相關(guān)操作數(shù)的序列。

他定義了各種指標來檢查模塊的復雜性。

當我們在指標查看器中選擇源文件以查看其復雜性細節(jié)，以下結(jié)果是指標報告:

圈復雜度度量

每個程序包含要執(zhí)行的語句，以執(zhí)行某些任務和其他決定需要執(zhí)行哪些語句的決策語句。這些決策結(jié)構(gòu)改變了程序的流程。

如果比較兩個相同大小的程序，由于程序的控制跳轉(zhuǎn)頻繁，決策語句較多的程序會更加復雜。

McCabe 在 1976 年提出了圈復雜度度量來量化給定軟件的復雜度。它是基于程序決策結(jié)構(gòu)的圖驅(qū)動模型，例如 if-else、do-while、repeat-util、switch-case 和 goto 語句。

制作流程控制圖的過程：

• 將程序分成較小的塊，由決策結(jié)構(gòu)分割。
• 創(chuàng)建代表每個節(jié)點的節(jié)點。
• 連接節(jié)點,如下所示:
  • 如果可以控制從塊 i 分支到塊 J
    畫一條弧
  • 從出口節(jié)點到入口節(jié)點
    畫一條弧.

為了計算程序模塊的圈復雜度，我們使用公式：

V(G) = e – n + 2


Where
e is total number of edges
n is total number of nodes

上述模塊的圈復雜度為：

e = 10
n = 8
Cyclomatic Complexity = 10 - 8 + 2
                      = 4

根據(jù) P. Jorgensen, 一個模塊的圈復雜度不應超過10.

功能點

它被廣泛用于衡量軟件的大小。功能點專注于系統(tǒng)提供的功能。系統(tǒng)的特性和功能用于衡量軟件的復雜性。

功能點依賴于五個參數(shù)，分別命名為外部輸入、外部輸出、邏輯內(nèi)部等我呢間、外部接口文件和外部查詢。為了考慮軟件的復雜性，每個參數(shù)都被進一步分類為簡單、平均或復雜。

讓我們來看看功能點的參數(shù):

外部輸入

來自外部的系統(tǒng)的每個獨特輸入都被視為外部輸入。測量輸入的唯一性，因為沒有兩個輸入應該具有相同的格式。這些輸入可以是數(shù)據(jù)或控制參數(shù)。

• 簡單?- 如果輸入計數(shù)較低并且影響較少的內(nèi)部文件
• 復雜?- 如果輸入計數(shù)較高并且影響較多的內(nèi)部文件
• 平均?- 介于簡單和復雜之間

外部輸出

系統(tǒng)提供的所有輸出類型竇計入此類別。如果輸出格式和處理是唯一的，則輸出被認為是唯一的。

• 簡單?- 如果輸出計數(shù)低
• 復雜?- 如果輸出計數(shù)高
• 平均?- 介于簡單和復雜之間

邏輯內(nèi)部文件

每個軟件系統(tǒng)都維護內(nèi)部文件，以維護其功能信息并正常運行。這些文件保存系統(tǒng)的邏輯數(shù)據(jù)。該邏輯數(shù)據(jù)可能包含功能數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。

• 簡單?- 如果記錄類型的數(shù)量很少
• 復雜?- 如果記錄類型的數(shù)量很多
• 平均?- 介于簡單和復雜之間

外部接口文件

軟件系統(tǒng)可能需要與某些外部軟件共享其文件，或者可能需要將文件傳遞給處理或作為參數(shù)傳遞給某些函數(shù)。所有這些文件都算作外部接口文件。

• 簡單?- 如果共享文件的記錄類型數(shù)量很低
• 復雜?- 如果共享文件的記錄類型數(shù)量很高
• 平均?- 介于簡單和復雜之間

外部查詢

查詢是輸入和輸出的結(jié)合，用戶發(fā)送一些要查詢的數(shù)據(jù)作為輸入，系統(tǒng)將查詢的輸出處理后響應用戶。查詢的復雜性不僅僅是外部輸入和外部輸出。如果查詢的輸入和輸出在格式和數(shù)據(jù)方面是唯一的，則稱該查詢是唯一的。

• 簡單?- 如果查詢需要低處理并昌盛少量輸出數(shù)據(jù)
• 復雜?- 如果查詢需要高處理并產(chǎn)生大量輸出數(shù)據(jù)
• 平均?- 介于簡單和復雜之間

系統(tǒng)中的這些參數(shù)中的每一個都根據(jù)它們的類別和復雜性被賦予權(quán)重。下表列出了每個參數(shù)的權(quán)重：

上表產(chǎn)生原始功能點。這些功能點根據(jù)環(huán)境復雜度進行調(diào)整，系統(tǒng)使用十四種不同的特征來描述：

• 數(shù)據(jù)通信
• 分布式處理
• 績效目標
• 操作配置負載
• 成交率
• 在線數(shù)據(jù)錄入
• 終端用戶效率
• 在線更新
• 復雜處理邏輯
• 可重用性
• 安裝方便
• 操作簡便
• 多個網(wǎng)站
• 渴望促進變化

然后將這些特征因素評級為 0 到 5，如下所述：

• 無影響
• 非主要的
• 緩和的
• 平均數(shù)
• 重要的
• 必要的

然后將所有評級相加為 N。N 的值范圍從 0 到 70（14鐘特性 x 5 種評級）。它用于計算復雜性調(diào)整因子（CAF），使用以下公式：

CAF = 0.65 + 0.01N

然后,

交付功能點 (FP)= CAF x Raw FP

然后可以將此 FP 用于各種指標，例如：

• 成本 Cost?= $ / FP
• 質(zhì)量?Quality = Errors / FP
• 生產(chǎn)力?Productivity = FP / person-month