程序复杂性度量

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1、程序复杂性度量　　程序复杂性主要指模块内程序的复杂性。它直接关联到软件开发费用的多少，开发周期的长短和软件内部潜伏错误的多少。同时它也是软件可理解性的另一种度量。　　减少程序复杂性，可提高软件的简单性和可理解性，并使软件开发费用减少，开发周期缩短，软件内部潜藏错误减少　　一、代码行度量法　　度量程序的复杂性，最简单的方法就是统计程序的源代码行数。此方法基于两个前提：　　（1）程序复杂性随着程序规模的增加不均衡地增长；　　（2）控制程序规模的方法最好是采用分而治之的办法。将一个大程序分解成若干个简单的可理解的程序段。

2、　　方法的基本考虑是统计一个程序模块的源代码行数目，并以源代码行数做为程序复杂性的度量。若设每行代码的出错率为每100行源程序中可能有的错误数目，例如每行代码的出错率为1％，则是指每100行源程序中可能有一个错误。　　Thayer曾指出，程序出错率的估算范围是从0.04％～7％之间，即每100行源程序中可能存在0.04～7个错误。他还指出，每行代码的出错率与源程序行数之间不存在简单的线性关系。Lipow进一步指出，对于小程序，每行代码的出错率为1.3％～1.8％；对于大程序，每行代码的出错率增加到2.7％～3.2％

3、之间，但这只是考虑了程序的可执行部分，没有包括程序中的说明部分。Lipow及其他研究者得出一个结论：对于少于100个语句的小程序，源代码行数与出错率是线性相关的。随着程序的增大，出错率以非线性方式增长。所以，代码行度量法只是一个简单的，估计得很粗糙的方法。　　二、McCabe度量法　　McCabe度量法是一种基于程序控制流的复杂性度量方法。McCabe定义的程序复杂性度量值又称环路复杂度，它基于一个程序模块的程序图中环路的个数。　　如果把程序流程图中每个处理符号都退化成一个结点，原来联结不同处理符号的流线变成连接不

4、同结点的有向弧，这样得到的有向图就叫做程序图。　　计算有向图G的环路复杂性的公式：　　V(G)＝m－n＋2　　其中，V（G）是有向图G中的环路个数，m是图G中有向弧个数，n是图G中结点个数。　　以图9-5-1为例，其中，结点数n＝11，弧数m＝12，则有　　V（G）＝m－n＋2＝12－11＋2＝3。　　即McCabe环路复杂度度量值为3。它也可以看做由程序图中的有向弧所封闭的区域个数。图9-5-1　程序图的例子　　当分支或循环的数目增加时，程序中的环路也随之增加，因此McCabe环路复杂度度量值实际上是为软件测试的

5、难易程度提供了一个定量度量的方法，同时也间接地表示了软件的可靠性。实验表明，源程序中存在的错误数以及为了诊断和纠正这些错误所需的时间与McCabe环路复杂度度量值有明显的关系。　　Myers建议，对于复合判定，例如（A＝0）∩（C＝D）∪（X＝'A'）算做三个判定。　　利用McCabe环路复杂度度量时，有几点说明。　　·环路复杂度取决于程序控制结构的复杂度。当程序的分支数目或循环数目增加时其复杂度也增加。环路复杂度与程序中覆盖的路径条数有关。　　·环路复杂度是可加的。例如，模块A的复杂度为3，模块B的复杂度为4，则

6、模块A与模块B的复杂度是7。　　·McCabe建议，对于复杂度超过10的程序，应分成几个小程序，以减少程序中的错误。Walsh用实例证实了这个建议的正确性。他发现，在McCabe复杂度为10的附近，存在出错率的间断跃变。　　·McCabe环路复杂度隐含的前提是：错误与程序的判定加上例行子程序的调用数目成正比。而加工复杂性、数据结构、录入与打乱输入卡片的错误可以忽略不计。　　三、Halstead的软件科学　　Halstead软件科学研究确定计算机软件开发中的一些定量规律，它采用以下一组基本的度量值，这些度量值通常在程

7、序产生之后得出，或者在设计完成之后估算出。　　1.程序长度，即预测的Halstead长度　　令n1表示程序中不同运算符（包括保留字）的个数，令n2表示程序中不同运算对象的个数，令H表示“程序长度”，则有　　H＝n1·log2n1+n2·log2n2　　这里，H是程序长度的预测值，它不等于程序中语句个数。在定义中，运算符包括：　　算术运算符　　赋值符（＝或:＝）　　　　数组操作符　　逻辑运算符　　分界符（，或；或:）　　子程序调用符　　关系运算符　　括号运算符　　　　　　循环操作符等　　特别地，成对的运算符，例如“B

8、EGIN…END”、“FOR…TO”、“REPEAT…UNTIL”、“WHILE…DO”、“IF…THEN…ELSE”、“（…）”等都当做单一运算符。　　运算对象包括变量名和常数。　　　2.实际的Halstead长度　　设N1为程序中实际出现的运算符总个数，N2为程序中实际出现的运算对象总个数，N为实际的Halstead长度，则有N＝N1+N2　　3.程序的