软件复杂度的复杂度的种类
有模块、类和程序三类复杂度。
模块复杂度包含了关于模块的复杂度信息;类复杂度是针对那些使用McCabe面向对象特性的程序,它包含了关于类的复杂度信息;程序复杂度包含了关于程序的复杂度信息。
集成复杂度报告对应于三种复杂度的是三种复杂度报告。
如果一个报告的复杂度信息不只一种,那么就把这些复杂度信息组合成新的报告。
集成复杂度信息只收集一个部件及其下级的信息。
例如:如果一个程序级报告包含一个类复杂度,那么只报告组成程序的类的信息,而不包含类组成的信息。
McCabe复杂度是对软件结构进行严格的算术分析得来的,实质上是对程序拓扑结构复杂性的度量,明确指出了任务复杂部分。
McCabe复杂度包括:圈复杂度、基本复杂度、模块设计复杂度、设计复杂度、集成复杂度、行数、规范化复杂度、全局数据复杂度、局部数据复杂度、病态数据复杂度。
McCabe复杂度的用途在软件工程中,有三种使用McCabe复杂性度量的方式。
作为测试的辅助工具。
McCabe复杂性度量的结果等于通过一个子程序的路径数,因而需要设计同样多的测试案例以覆盖所有的路径。
如果测试案例数小于复杂性数,则有三种情况一是需要更多的测试;二是某些判断点可以去掉;三是某些判断点可用插入式代码替换。
作为程序设计和管理指南。
在软件开发中,需要一种简单的方式指出可能出问题的子程序。
保持子程序简单的通用方法是设置一个长度限制,例如50行或2页,但这实际上是在缺乏测试简明性的有效方法时无可奈何的替代方法。
不少人认为McCabe度量就是这样一种简明性度量。
但是要注意,McCabe度量数大的程序,不见得结构化就不好。
例如,Case语句是良结构的,但可能有很大的McCabe度量数(依赖于语句中的分支数),这可能是由于问题和解决方案所固有的复杂性所决定的。
使用者应当自己决定如何使用McCabe度量所提供的信息。
作为网络复杂性度量的一种方法。
Hall和Preiser提出了一种组合网络复杂性度量,用于度量可能由多个程序员组按模块化原理建立的大型软件系统的复杂性。
他们提出的组合度量公式为式中 C1,...,Ck是各个模块的复杂性;CN是网络复杂性;W1和W2为权值。
McCabe复杂度即可用于度量各个模块的复杂性,也可用于度量网络复杂性。
圈复杂度是用来衡量一个模块判定结构的复杂程度,数量上表现为独立路径的条数,即合理的预防错误所需测试的最少路径条数,圈复杂度大说明程序代码可能质量低且难于测试和维护,经验表明,程序的可能错误和高的圈复杂度有着很大关系。
独立路径组成的集合称为基本路径集合,独立路径数就是指基本路径集合中路径的数量。
基本路径集合不是唯一的,独立路径数也就不唯一。
因此,圈复杂度是最大独立路径数。
计算方法节点是程序中代码的最小单元,边代表节点间的程序流。
如果一个模块流程图有e条边n个节点,它的圈复杂度V(G)=e-n+2,典型的V(G)max=10。
图1中示例的圈复杂度是2。
优点避免软件中的错误倾向;指出极复杂模块,这样的模块也许可以进一步细化;度量测试计划,确定测试重点;在开发过程中通过限制程序逻辑,指导测试过程;指出将要测试的区域;帮助测试人员确定测试和维护对象;与所用的高级程序设计语言类型无关。
应用圈复杂度指出为了确保软件质量应该检测的最少基本路径的数目。
在实际中,测试每一条路经是不现实的,测试难度随着路径的增加而增加。
但测试基本路径对衡量代码复杂度的合理性是很必要的。
McCabe & Associates建议圈复杂度到10,因为高的圈复杂度使测试变得更加复杂而且增大了软件错误产生的概率。
提示:圈复杂度度量是测量在一个软件模块中的分支数目,在所有的开发周期中都要使用。
圈复杂度度量以软件的结构流程图为基础。
控制流程图描述了软件模块的逻辑结构。
一个模块在典型的语言中是一个函数或子程序,有一个入口和一个出口,也可以通过调用/返回机制设计模块。
软件模块的每个执行路径,都有与从模块的控制流程图中的入口到出口的节点相符合的路径。
“Cyclomatic”来源于非直接连接基本测试周期的数目,更重要的是,也通过直接相连的图表给出独立路径的数目。
通过图表的相关性,一个节点可到达另一个节点。
圈复杂度度量也可作为模块基本流程图路径的数目,其重点在于模块线形组合后,所产生的路径数目是最小的。
对圈复杂度的限制现在有许多好方法可以用来限制圈复杂度。
过于复杂的模块容易出错,难于理解、测试、更正,所以应当在软件开发的各个阶段有意识地限制复杂度,许多开发者已经成功地实现把对软件复杂度的限制作为软件项目的一部分,尽管在确切的数目上略微有些争议。
最初支持的数目是10,现在支持数目可达15。
但是,只应当在条件较好的情况下使数目大于10,例如开发者非常有经验,设计合乎正式标准,使用现代化的程序语言、结构程序、代码预排和先进的测试计划。
换句话说,开发团队可以选择超过10的限制数目,但是必须根据经验进行一些取舍,把精力花在比较复杂的模块上。
基本复杂度是用来衡量程序非结构化程度的,非结构成分降低了程序的质...
结构化设计方法的软件设计过程及原则
◆ 软件需求:解决“做什么”。
◆ 软件设计:解决“怎么做”。
◆ 软件设计的任务:从软件需求规格说明书出发,形成软件的具体设计方案。
(根据需求分析阶段确定的功能确定模块及每个模块算法和编写具体的代码)1、软件设计内容(1)软件设计定义软件设计是把软件需求(定义阶段)转换为软件的具体设计方案,即划分模块结构的过程,是软件开发阶段最重要的步骤。
(2)软件设计划分 划分 名称 按工程管理角度 概要设计 详细设计 按技术观点划分 结构设计 数据设计 接口设计 过程设计 一般过程:是一个迭代过程,先进行高层次结构设计;再进行低层次过程设计;穿插数据设计和接口设计。
(3)软件设计过程2、软件设计原则为了开发出高质量低成本的软件,在软件开发过程中必须遵循下列软件工程原则:(1)抽象(abstraction)抽取事物最基本的特性和行为,忽略非基本的细节。
采用分层次抽象的办法可以控制软件开发过程的复杂性,有利于软件的可理解性和开发过程的管理。
(2)信息隐藏(informationhiding)信息隐蔽:采用封装技术,将程序模块的实现细节(过程或数据)隐藏起来,对于不需要这些信息的其它模块来说是不能访问的,使模块接口尽量简单。
按照信息隐藏的原则,系统中的模块应设计成“黑箱”,模块外部只能使用模块接口说明中给出的信息,如操作、数据类型等等。
(3)模块化(modularity)使程序有许多个逻辑上相对独立的模块组成。
模块(module)是程序中逻辑上相对独立的单元;模块的大小要适中;高内聚、低耦合。
(4)一致性(consistency)整个软件系统(包括文档和程序)的各个模块均应使用一致的概念、符号和术语;程序内部接口应保持一致;软件与硬件接口应保持一致;系统规格说明与系统行为应保持一致;实现一致性需要良好的软件设计工具(如数据字典、数据库、文档自动生成与一致性检查工具等等)、设计方法和编码风格的支持。
有关设计软件问题
软件的设计概念应遵循以下几个方面:一、 抽象: 我们必须把许多事物和问题抽象起来,并且抽象它们不同的层次和角度。
建议用数学语言来抽象事务和问题,因为数学是最好的抽象语言,并且它的本质就是抽象。
二、 模块化:将复杂的问题分解成可以管理的片断会更容易。
将问题或事物分解并模块化这使得解决问题变得容易,分解的越细模块数量也就越多,它的副作用就是使得设计者考虑更多的模块之间耦合度的情况。
软件的设计原则应遵循以下几个方面:一、 设计对于分析模型应该是可跟踪的:软件的模块可能被映射到多个需求上。
二、 设计结构应该尽可能的模拟实际问题。
三、 设计应该表现出一致性。
四、 不要把设计当成编写代码。
五、 在创建设计时就应该能够评估质量。
六、 评审设计以减少语义性的错误。
软件设计包括软件的结构设计,数据设计,接口设计和过程设计.结构设计是指:定义软件系统各主要部件之间的关系数据设计是指:将模型转换成数据结构的定义接口设计是指:软件内部,软件和操作系统间以及软件和人之间如何通信过程设计是指:系统结构部件转换成软件的过程描述
什么是耦合和内聚
耦合性比较高的话,模块代码不易分离,是不好的编程模式详看:http://www.pcity.com.cn/bbs/read.php?tid=150&page=e内聚是越高越好。
详看:查找关键字[提高软件的内聚性]http://java.ccidnet.com/art/297/20060918/902893_1.html总之:低耦合,高内聚是编程的方向。
什么叫耦合性?
耦合性(Coupling),也叫耦合度,是对模块间关联程度的度量。
耦合的强弱取决与模块间接口的复杂性、调用模块的方式以及通过界面传送数据的多少。
模块间的耦合度是指模块之间的依赖关系,包括控制关系、调用关系、数据传递关系。
模块间联系越多,其耦合性越强,同时表明其独立性越差。
软件设计中通常用耦合度和内聚度作为衡量模块独立程度的标准。
划分模块的一个准则就是高内聚低耦合。
附:一般模块之间可能的连接方式有七种,构成耦合性的七种类型。
它们之间的关系为(独立性由强到弱)非直接耦合(Nondirect Coupling)如果两个模块之间没有直接关系,它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的,这就是非直接耦合。
这种耦合的模块独立性最强。
数据耦合(Data Coupling)如果一个模块访问另一个模块时,彼此之间是通过数据参数(不是控制参数、公共数据结构或外部变量)来交换输入、输出信息的,则称这种耦合为数据耦合。
由于限制了只通过参数表传递数据,按数据耦合开发的程序界面简单、安全可靠。
因此,数据耦合是松散的耦合,模块之间的独立性比较强。
在软件程序结构中至少必须有这类耦合。
印记耦合(Stamp Coupling)如果一组模块通过参数表传递记录信息,就是标记耦合。
事实上,这组模块共享了这个记录,它是某一数据结构的子结构,而不是简单变量。
这要求这些模块都必须清楚该记录的结构,并按结构要求对此记录进行操作。
在设计中应尽量避免这种耦合,它使在数据结构上的操作复杂化了。
如果采取“信息隐蔽”的方法,把在数据结构上的操作全部集中。
控制耦合(Control Coupling)如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制信息,明显地控制选择另一模块的功能,就是控制耦合。
这种耦合的实质是在单一接口上选择多功能模块中的某项功能。
因此,对所控制模块的任何修改,都会影响控制模块。
另外,控制耦合也意味着控制模块必须知道所控制模块内部的一些逻辑关系,这些都会降低模块的独立性。
外部耦合(External Coupling)一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构,而且不是通过参数表传递该全局变量的信息,则称之为外部耦合。
例如C语言程序中各个模块都访问被说明为extern类型的外部变量。
外部耦合引起的问题类似于公共耦合,区别在于在外部耦合中不存在依赖于一个数据结构内部各项的物理安排。
公共耦合(Common Coupling)若一组模块都访问同一个公共数据环境,则它们之间的耦合就称为公共耦合。
公共的数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。
这种耦合会引起下列问题:所有公共耦合模块都与某一个公共数据环境内部各项的物理安排有关,若修改某个数据的大小,将会影响到所有的模块。
无法控制各个模块对公共数据的存取,严重影响软件模块的可靠性和适应性。
公共数据名的使用,明显降低了程序的可读性。
公共耦合的复杂程度随耦合模块的个数增加而显着增加。
若只是两个模块之间有公共数据环境,则公共耦合有两种情况。
若一个模块只是往公共数据环境里传送数据,而另一个模块只是从公共数据环境中取数据,则这种公共耦合叫做松散公共耦合。
若两个模块都从公共数据环境中取数据,又都向公共数据环境里送数据,则这种公共耦合叫做紧密公共耦合。
只有在模块之间共享的数据很多,且通过参数表传递不方便时,才使用公共耦合。
否则,还是使用模块独立性比较高的数据耦合好些。
内容耦合(Content Coupling)如果发生下列情形,两个模块之间就发生了内容耦合。
一个模块直接访问另一个模块的内部数据;一个模块不通过正常入口转到另一模块内部;两个模块有一部分程序代码重叠(只可能出现在汇编语言中);一个模块有多个入口。
在内容耦合的情形,所访问模块的任何变更,或者用不同的编译器对它再编译,都会造成程序出错。
好在大多数高级程序设计语言已经设计成不允许出现内容耦合。
它一般出现在汇编语言程序中。
这种耦合是模块独立性最弱的耦合。
什么是高内聚、低耦合?
起因:模块独立性指每个模块只完成系统要求的独立子功能,并且与其他模块的联系最少且接口简单,两个定性的度量标准――耦合性和内聚性。
耦合性也称块间联系。
指软件系统结构中各模块间相互联系紧密程度的一种度量。
模块之间联系越紧密,其耦合性就越强,模块的独立性则越差。
模块间耦合高低取决于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。
耦合性分类(低――高): 无直接耦合;数据耦合;标记耦合;控制耦合;公共耦合;内容耦合;1 无直接耦合:2 数据耦合: 指两个模块之间有调用关系,传递的是简单的数据值,相当于高级语言的值传递;3 标记耦合: 指两个模块之间传递的是数据结构,如高级语言中的数组名、记录名、文件名等这些名字即标记,其实传递的是这个数据结构的地址;4 控制耦合: 指一个模块调用另一个模块时,传递的是控制变量(如开关、标志等),被调模块通过该控制变量的值有选择地执行块内某一功能;5 公共耦合: 指通过一个公共数据环境相互作用的那些模块间的耦合。
公共耦合的复杂程序随耦合模块的个数增加而增加。
6 内容耦合: 这是最高程度的耦合,也是最差的耦合。
当一个模块直接使用另一个模块的内部数据,或通过非正常入口而转入另一个模块内部。
内聚性又称块内联系。
指模块的功能强度的度量,即一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。
若一个模块内各元素(语名之间、程序段之间)联系的越紧密,则它的内聚性就越高。
内聚性匪类(低――高): 偶然内聚;逻辑内聚;时间内聚;通信内聚;顺序内聚;功能内聚;1 偶然内聚: 指一个模块内的各处理元素之间没有任何联系。
2 逻辑内聚: 指模块内执行几个逻辑上相似的功能,通过参数确定该模块完成哪一个功能。
3 时间内聚: 把需要同时执行的动作组合在一起形成的模块为时间内聚模块。
4 通信内聚: 指模块内所有处理元素都在同一个数据结构上操作(有时称之为信息内聚),或者指各处理使用相同的输入数据或者产生相同的输出数据。
5 顺序内聚: 指一个模块中各个处理元素都密切相关于同一功能且必须顺序执行,前一功能元素输出就是下一功能元素的输入。
6 功能内聚: 这是最强的内聚,指模块内所有元素共同完成一个功能,缺一不可。
与其他模块的耦合是最弱的。
耦合性与内聚性是模块独立性的两个定性标准,将软件系统划分模块时,尽量做到高内聚低耦合,提高模块的独立性,为设计高质量的软件结构奠定基础。
有个例子很容易明白:一个程序有50个函数,这个程序执行得非常好;然而一旦你修改其中一个函数,其他49个函数都需要做修改,这就是高耦合的后果。
一旦你理解了它,你编写概要设计的时候设计类或者模块自然会考虑到高内聚,低耦合。
高内聚、低耦合的含义是什么?如何提高代码的可重用性?
百科粘过来的,你看看: 基本解释高内聚低耦合,是软件工程中的概念,是判断设计好坏的标准,主要是面向对象的设计,主要是看类的内聚性是否高,耦合度是否低。
高内聚内聚就是一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度,高内聚就是一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度高。
所谓高内聚是指一个软件模块是由相关性很强的代码组成,只负责一项任务,也就是常说的单一责任原则。
低耦合耦合:一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量(耦合性也叫块间联系。
指软件系统结构中各模块间相互联系紧密程度的一种度量。
模块之间联系越紧密,其耦合性就越强,模块的独立性则越差,模块间耦合的高低取决于模块间接口的复杂性,调用的方式以及传递的信息。
) 对于低耦合,粗浅的理解是: 一个完整的系统,模块与模块之间,尽可能的使其独立存在。
也就是说,让每个模块,尽可能的独立完成某个特定的子功能。
模块与模块之间的接口,尽量的少而简单。
如果某两个模块间的关系比较复杂的话,最好首先考虑进一步的模块划分。
这样有利于修改和组合。
[1]编辑本段为什么要追求高内聚和低耦合软件架构设计的目的简单说就是在保持软件内在联系的前提下,分解软件系统,降低软件系统开发的复杂性,而分解软件系统的基本方法无外乎分层和分割。
但是在保持软件内在联系的前提下,如何分层分割系统,分层分割到什么样的粒度,并不是一件容易的事,这方面有各种各样的分解方法,比如:关注点分离,面向方面,面向对象,面向接口,面向服务,依赖注入,以及各种各样的设计原则等,而所有这些方法都基于高内聚,低耦合的原则。
高内聚和低耦合是相互矛盾的,分解粒度越粗的系统耦合性越低,分解粒度越细的系统内聚性越高,过度低耦合的软件系统,软件模块内部不可能高内聚,而过度高内聚的软件模块之间必然是高度依赖的,因此如何兼顾高内聚和低耦合是软件架构师功力的体现。
高内聚,低耦合的系统有什么好处呢?事实上,短期来看,并没有很明显的好处,甚至短期内会影响系统的开发进度,因为高内聚,低耦合的系统对开发设计人员提出了更高的要求。
高内聚,低耦合的好处体现在系统持续发展的过程中,高内聚,低耦合的系统具有更好的重用性,维护性,扩展性,可以更高效的完成系统的维护开发,持续的支持业务的发展,而不会成为业务发展的障碍。
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