(McCabe, 1976) (1/4) C = e n + 2p 29/4/2009

Transcript

1 Ανάπτυξη & Σχεδίαση Λογισµικού (ΗΥ420) ιάλεξη 9: Μετρικές Ποιότητας Λογισµικού

2 Μετρικές Προϊόντος: Γραµµές Κώδικα 2 Γραµµές κώδικα Απλό; Αποδοτικό; Καλά ορισµένο; ; Όχι! Καλύτερος ορισµός (π.χ. για C/C++): Ο αριθµός των ;

3 Κυκλωµατικός Αριθµός (McCabe, 1976) (1/4) 3 Ποσοτικοποιεί την πολυπλοκότητα Παραδοχή: Πολυπλοκότητα εξαρτάται απότη «ροή ελέγχου» του προγράµµατος Εφαρµόζεται πάνω στο διάγραµµα ροής C = e n + 2p C: Κυκλωµατικός αριθµός (πολυπλοκότητα) e: Αριθµός ακµών n: Αριθµός κόµβων στο γράφο p: Αριθµός ισχυρά συνδεδεµένων τµηµάτων του γράφου (κατά κανόνα 1) Καλός αριθµός: Έως 10!

4 Κυκλωµατικός Αριθµός (McCabe, 1976) (2/4) 4 Αριθµός κόµβων: 8 Αριθµός ακµών: 11 C = = 5

5 Κυκλωµατικός Αριθµός (McCabe, 1976) (3/4) 5 Εναλλακτικά: Για επίπεδους γράφους, κυκλωµατικός αριθµός = αριθµός περιοχώνστις οποίες χωρίζει ο γράφος το επίπεδο Τάδε έφη Euler

6 Κυκλωµατικός Αριθµός (McCabe, 1976) (4/4) 6 Πρόβληµα: Χρονοβόρο να φτιαχτεί ο γράφος Χρονοβόρο να υπολογιστεί ο κυκλωµατικός αριθµός από το γράφο Λύση: ΜcCabe (και πάλι) Εφόσον υπάρχει τελικός κόµβος C = π + 1 π: Ο αριθµός των εντολών απόφασης στο πρόγραµµα

7 Η Επιστήµη Λογισµικού (Halstead, 1970s) 7 Πρόγραµµα: Σύνολο από tokens Έντελα Μεταβλητές, σταθερές η2: Αριθµός διαφορετικών εντέλων στο πρόγραµµα Τελεστές Όλα τα υπόλοιπα η1: Αριθµός διαφορετικών τελεστών στο πρόγραµµα Tokens που εµφανίζονται πάντα σε 2αδες, 3αδες κοκ µετρώνται σαν 1 ε µετράµε δηλώσεις, εντολές I/O, σχόλια η = η1 + η2 η: Αριθµός διαφορετικών tokens (µέτρο µεγέθουςπρογράµµατος)

8 Η Επιστήµη Λογισµικού. Παράδειγµα 8 Έντελα: Χ Υ Ζ 0 1 Σύνολο 5 Τελεστές: : = ; while/end-while > + - () Σύνολο 7

9 Η Επιστήµη Λογισµικού: υνατά (εφικτά) έντελα 9 η2*: O ελάχιστος δυνατόςαριθµός εντέλων για την υλοποίηση ενός δεδοµένου αλγορίθµου

10 Η Επιστήµη Λογισµικού: Μέγεθος Προγράµµατος 10 Ν: Μέγεθοςπρογράµµατος Ν1: Αριθµός τελεστών Ν2: Αριθµός εντέλων Ν = Ν1 + Ν2 Παράδειγµα: Τελεστές: = 3 ; 5 while-endwhile 1 > () 1 Έντελα: Ζ Χ 3 Υ Ν = = 24

11 Η Επιστήµη Λογισµικού: Εκτίµηση Μεγέθους Προγράµµατος 11 est N = η1 log2η1 + η2 log2η2 Παράδειγµα: η1 1 = 7 η2 = 5 est N = 7 log log25 = = Εµπειρική παρατήρηση: Aν σχετικό σφάλµα µεταξύ N και est N > 30%, η µέθοδος επιστήµης λογισµικού µη εφαρµόσιµη

12 Η Επιστήµη Λογισµικού: Όγκος Προγράµµατος V = N log2(η1 + η2) 12 Φυσική σηµασία; Ο αριθµός των bits που απαιτούνται για την κωδικοποίηση του προγράµµατος υνατός (εφικτός) όγκος προγράµµατος V* 2 τελεστές Όνοµα συνάρτησης Τελεστής οµαδοποίησης V* = (2 + η2*) log2(2 + η2*)

13 Η Επιστήµη Λογισµικού: Άλλες Μετρικές 13 L = V* / V Μετράει την «ποιότητα» της υλοποίησης σε σχέση µε την ελάχιστη δυνατή Μη χρησιµοποιούµενες µετρικές Προσπάθεια ανάπτυξης (Ε) Ε = V / L Μονάδα: emd (Elementary Mental Discriminations) Χρόνος ανάπτυξης (T) T = E / S S: Σταθερά Stroud, ίση µε 18 emd/sec

14 Ροή Πληροφορίας (Henry Kafura) Ποσοτικοποιεί την πολυπλοκότητα διασύνδεσης µεταξύ διαφορετικών µονάδων λογισµικού Ροή πληροφορίας ανάµεσα στις µονάδες ΗΚi = weighti * (fanouti * fanini) 2 HKi: Ροή πληροφορίας module i fanouti: Αριθµός εξόδων module i fanini: Αριθµός εισόδων module i weighti: Πολλαπλασιαστικός παράγοντας. Εξαρτάται από γραµµές κώδικα, πολυπλοκότητα module 14 HK = Σ i=1n HK i

15 Παραγωγικότητα 15 Γραµµές Κώδικα / Εργατοµέρα Προγραµµατιστή 60s: Ακόµα και 1 LOC/workday Τυπική τιµή: 2 20 LOC/workday Σε µικρά έργα µπορεί να είναι πολύ µεγαλύτερη

16 Chidamber - Kemerer Ζυγισµένος αριθµός µεθόδων ανά κλάση (weighted methods per class WMC) 16 WMC n: Αριθµός κλάσεων Μ i : Μέθοδοικλάσης i = n 1 i = 0 c i : Πολυπλοκότητακλάσης i (άγνωστοπώς υπολογίζεται ) Ένδειξη της πολυπλοκότητας του λογισµικού c i n M i

17 Chidamber - Kemerer 17 Βάθος δέντρου κληρονοµικότητας (Depth of Inheritance Tree DIT) Κληρονοµικότητα: Προσθέτει πολυπλοκότητα στο λογισµικό Μετρική: Μέγιστη απόστασηαπό ένα φύλλο (κλάση) ως τη ρίζα του δέντρου κληρονοµικότητας Αριθµός παιδιών (Number Of Children NOC) Ποσοτικοποιεί το πλάτος του δέντρου κληρονοµικότητας Αριθµός υποκλάσεων άµεσα υποκείµενων µιας συγκεκριµένης κλάσης στο δέντρο κληρονοµικότητας Υπολογίζεται για κάθε κλάση

18 Chidamber - Kemerer Συσχέτισηµεταξύ κλάσεων (Coupling Between Object classes CBO) Υπάρχει συσχέτιση εφόσον attributes / µέθοδοι µιας κλάσης χρησιµοποιούνται από µια άλλη Συµµετρική σχέση! Υπολογίζεται για κάθε κλάση Είναι ο αριθµός των κλάσεων µε τις οποίες η κλάση συσχετίζεται 18

19 Chidamber - Kemerer Απόκριση κλάσης (Response set For Class RFC) Σύνολο απόκρισηςκλάσης ( {RS} ): Το σύνολο των µεθόδων που µπορεί πιθανά να εκτελεστούν ως απόκριση σε ερέθισµα που θα ληφθεί από την κλάση Ένωση συνόλου µεθόδων στην κλάση και µεθόδων που καλούνται από αυτές Σε ένα επίπεδο µόνο RFC = RS Υπολογίζεται για κάθε κλάση 19

20 Chidamber - Kemerer Έλλειψη συνοχήςστις µεθόδους (Lack of Cohesion Of Methods LCOM) Ποσοτικοποιεί τη συνοχή (την έλλειψήτης) στις µεθόδους LCOM = max ( P - Q, 0) Ii: Σύνολο κοινόχρηστων attributes που χρησιµοποιούνται από τη µέθοδο i P: Το σύνολο των κενών τοµών ανά δύο των Ii Q: Το σύνολο των µη κενών τοµών ανά δύο των Ii 20

21 Chidamber - Kemerer 21 LCOM µε απλά ελληνικά ιµερής γράφος Αριστερό σύνολο κόµβων: µεταβλητές Έστω πλήθος m εξιό σύνολο κόµβων: µέθοδοι Έστω πλήθος n Ακµές: Χρήση µεταβλητής από µέθοδο (σύνολο Q) P = m*n - Q = m*n -ακµές LCOM = max( P - Q, 0) = max(m * n 2 * ακµές, 0)

22 Chidamber Kemerer: Παράδειγµα 22

23 Chidamber Kemerer: Παράδειγµα 23

24 Chidamber Kemerer: Παράδειγµα 24 WMC Κλάση Μέθοδοι point 3 rectangle 3 linklistnode 4 rectanglelist 3 WMC = ¼ *( ) = 3.25 µέθοδοι/κλάση

25 Chidamber Kemerer: Παράδειγµα 25 DIT: εν υπάρχει κληρονοµικότητα NOC: εν υπάρχει κληρονοµικότητα

26 Chidamber Kemerer: Παράδειγµα 26 Συσχέτιση µεταξύ κλάσεων (CBO) Κλάση Σχετιζόµενες CBO point rectangle 1 rectangle point, rectanglelist 2 linklistnode rectanglelist 1 rectanglelist rectangle, linklistnode2

27 Chidamber Kemerer: Παράδειγµα RFC Κλάση Σύνολο απόκρισης RFC point point, getx, gety 3 rectangle rectangle, point, length 6 getx, gety, area linklistnode linklistnode, getnext 4 getrectangle, setnext rectanglelist rectanglelist, addrectangle 9 rectangle, setnext, totalarea getrectangle, area, getnext, linklistnode 27

28 Chidamber Kemerer: Παράδειγµα 28 LCOM Κλάση LCOM point max ((6-4)-4, 0)=0 rectangle max((12-9)-9, 0)=0 linklistnode max((8-5)-5, 0)=0 rectanglelist max((3-3)-3, 0)=0

29 MOOD 29 Ορατότητα (visibility) TC: Αριθµός κλάσεων στο σύστηµα M d (C i ): Αριθµόςµεθόδωνστηνκλάση C i M m,i : Μέθοδος m κλάσης i Is_Visible(M m,i, C j ) = 1 αν i!= j καιη Μ m,i είναιδιαθέσιµη στη C j 0 διαφορετικά V(M m,i )= TC j= 1 Is Visible (M TC 1 m,i, j)

30 MOOD: Εµφώλευση 30 Βαθµός απόκρυψης µεθόδων (MHF) TC M d (C ) ( 1 i= 1 m= 1 MHF= TC i V(M Βαθµός απόκρυψης χαρακτηριστικών (AHF) AHF= TC i= 1 A d M (C (C ) d i ) ( 1 i= 1 m= 1 TC i= 1 i A (C d i m, i V(A ) m, i )) ))

31 MOOD: Παράδειγµα TC = 3 31 Method is_vis(a) is_vis(b) is_vis(c) V(M m,i ) A::x() A::y() B::w() B::z() C::v() MHF = {[(1-1)+(1-1)]+[(1-0)+(1-1)]+(1-0)} / (2+2+1) = 2/5 = 0.4 Attribute A(M m,i ) A.a B.b B.bb C.c AHF = {(1-0)+[(1-0)+(1-0)]+(1-0)} / (1+2+1) = 4/4 = 1.0

32 MOOD: Κληρονοµικότητα Βαθµός κληρονοµικότητας µεθόδων (MIF) M d (C i ): Αριθµός µεθόδων που δηλώθηκαν στην κλάση i M i (C i ): Αριθµός µεθόδων που κληρονοµήθηκαν στην κλάση i M α (C i ) = M d (C i ) + Mi(C i ) MIF = TC i= 1 TC i= 1 M i (Ci ) M a (C i ) 32 Βαθµός κληρονοµικότητας χαρακτηριστικών (AIF) Αντίστοιχα AIF = TC i= 1 TC i= 1 A (C A i a (C i i ) )

33 MOOD: Παράδειγµα 33 ΚλάσηΜ d M i A d A i A x(), y() a B w(), z(), y() A::x() b, bb A.a C v() B::w(),z(),y() c B.bb A::x() MIF = ( ) / [( ) + ( )] = 5/11 AIF = ( ) / [( ) + ( )] = 2/6 = 1/3

34 MOOD: Βαθµός Συσχέτισης Υπολογίζει τη συσχέτισηµεταξύ κλάσεων (CF) Εξαιρείται η συσχέτιση λόγω κληρονοµικότητας is_client(c i, c j ) =1 αν η κλάση i έχει σχέση µε την j 0 διαφορετικά Σχέση: Κλήση µεθόδου κλάσης j, αναφορά στην κλάση j, προσπέλαση χαρακτηριστικού κλάσης j 34 TC TC i= 1 j= 1 is CF = 2 TC client (c i TC,c j )

35 MOOD: Παράδειγµα 35 Κλάση Β&Β calendar bedroom customer Transaction reservation payment expense Κλάσεις is_client calendar, bedroom, customer, transaction reservation reservation reservation CF = ( ) / (8 2-8) = 7/56 = 1/8

36 MOOD: Βαθµός Πολυµορφισµού Μέτρο «δυνατότητας» πολυµορφισµού M o (C i ): Αριθµός overriding µεθόδων κλάσης i M n (C i ): Αριθµός νέων µεθόδων κλάσης i DC(C i ): Αριθµός απογόνων κλάσης i PF= TC i= 1 TC i= 1 n M (C ) i o (M (C )DC(C )) i i 36

37 MOOD: Παράδειγµα 37 Κλάση M n M o DC A x(), y() 2 B w(), z() y() 1 C v() 0 PF = ( ) / (2*2 + 2*1 + 0*1) = 1/6