软件设计复杂度 – 软件工程教程

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复杂性这个术语表示事件或事物的状态，它们有多个相互联系的链接和高度复杂的结构。在软件编程中，随着软件设计的实现，元素的数量和它们之间的相互联系逐渐变得庞大，一下子就难以理解。

如果不使用复杂性度量和度量，软件设计复杂性是很难评估的。让我们看看三个重要的软件复杂度度量。

霍氏的复杂度的度量

1977年，Maurice Howard Halstead先生引入了度量标准来度量软件复杂性。Halstead的度量标准依赖于程序的实际实现及其度量，这些度量直接从源代码的操作符和操作数以静态方式计算。它允许评估C/ c++ /Java源代码的测试时间、词汇表、大小、难度、错误和工作量。

根据Halstead的说法，“计算机程序是一种算法的实现，该算法被认为是一组令牌，可以分为操作符或操作数”。Halstead指标认为程序是操作符及其相关操作数的序列。

他定义了各种指标来检查模块的复杂度。

参数	解释
n1	唯一算子数
n2	唯一操作数的数目
N1	操作符的总出现次数
N2	操作数的总出现次数

当我们选择源文件在度量查看器中查看它的复杂性细节时，下面的结果可以在度量中看到：

度量	解释	数学表示
n	Vocabulary	n1 + n2
N	Size	N1 + N2
V	Volume	Length * Log2 Vocabulary
D	Difficulty	(n1/2) * (N1/n2)
E	Efforts	Difficulty * Volume
B	Errors	Volume / 3000
T	Testing time	Time = Efforts / S, where S=18 seconds.

循环复杂度

每个程序都包含为了执行某些任务而需要执行的语句，以及决定需要执行哪些语句的决策语句。这些决策构造改变了程序的流程。

如果我们比较两个相同大小的程序，决策语句较多的程序会更加复杂，因为程序的控制频繁跳跃。

McCabe在1976年提出了圈复杂度度量来量化给定软件的复杂度。它是一种基于if-else、do-while、repeat-until、switch-case和goto语句等程序决策结构的图驱动模型。

流程控制图制作：

• 在更小的块中中断程序，由决策构造来分隔。
• 创建表示每个节点的节点。
• 连接节点如下：
• 如果控件可以从块i转移到块j

画一个弧

• 从出口节点到入口节点

画一个弧。

为了计算程序模块的圈复杂度，我们使用公式-

V(G) = e – n + 2

其中
e是边的总数
n是节点的总数

上述模块的循环复杂度为：

e = 10
n = 8
循环复杂度 = 10 - 8 + 2
          = 4

根据P.
Jorgensen，模块的圈复杂度不应该超过10。

功能点

它被广泛用于测量软件的大小。功能点集中于系统提供的功能。系统的特性和功能用于度量软件的复杂度。

功能点依赖于五个参数，分别是外部输入、外部输出、逻辑内部文件、外部接口文件和外部查询。为了考虑软件的复杂性，将每个参数进一步分为简单、一般或复杂。

让我们看看功能点的参数：

外部输入

从外部输入到系统的每个唯一输入都被视为外部输入。测量输入的唯一性，因为没有两个输入应该具有相同的格式。这些输入可以是数据，也可以是控制参数。

• 简单-如果输入计数低，影响较少的内部文件
• 复杂-如果输入计数高，影响更多的内部文件
• 平均-介于简单和复杂之间。

外部输出

系统提供的所有输出类型都计算在这个类别中。如果输出格式和/或处理是惟一的，则认为输出是惟一的。

• 简单-如果输出计数低
• 复杂-如果输出计数高
• 平均-介于简单和复杂之间。

内部逻辑文件

每个软件系统都维护内部文件，以维护其功能信息和正常工作。这些文件保存着系统的逻辑数据。这个逻辑数据可以包含功能数据和控制数据。

• 简单——如果记录类型的数量很低
• 复杂——如果记录类型的数量很高
• 平均——介于简单和复杂之间。

外部接口文件

软件系统可能需要与某些外部软件共享其文件，或者需要将文件作为参数传递给某些功能。所有这些文件都算作外部接口文件。

• 简单——如果共享文件中的记录类型数量很低
• 复杂——如果共享文件中的记录类型数量很大
• 平均——介于简单和复杂之间。

外部查询

查询是输入和输出的组合，用户将一些数据作为输入发送查询，系统将处理的查询输出响应用户。查询的复杂性不仅仅是外部输入和外部输出。如果查询的输入和输出在格式和数据方面是惟一的，则称查询是惟一的。

• 简单——如果查询需要低处理并产生少量输出数据
• 复杂-如果查询需要高处理，并产生大量的输出数据
• 平均-介于简单和复杂之间。

系统中的每个参数都根据它们的类别和复杂性赋予权重。下表列出了各参数的权重：

参数	简单	平均	复杂
输入	3	4	6
输出	4	5	7
询盘	3	4	6
文件	7	10	15
接口	5	7	10

上表给出了原始的功能点。这些功能点根据环境的复杂性进行调整。系统描述使用14个不同的特点：

• 数据通信
• 分布式处理
• 性能目标
• 操作配置负载
• 事务率
• 在线数据输入,
• 终端用户效率
• 在线更新
• 复杂处理逻辑
• 可重用性
• 安装方便
• 易操作性
• 多个站点
• 促成改变的愿望

这些特征因素的评分为0至5分，如下所示：

• 没有影响
• 偶然的
• 温和的
• 平均
• 重要的
• 至关重要的

所有的评级被总结为N。N的值范围从0到70(14种特征x 5种评级)。使用以下公式计算复杂度调整因子(复杂度调整因子)：

CAF = 0.65 + 0.01N

然后,

交付功能点(FP)=
CAF x原始FP

该FP可用于各种指标，如：

1. 成本= $ / FP
2. 质量=误差/ FP
3. 生产率= FP /人月