摘 要：為了對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)、定量的度量和評(píng)價(jià)，根據(jù)TOPSIS的價(jià)值函數(shù)模型，針對(duì)軟件的特點(diǎn)，提取了8個(gè)反映軟件質(zhì)量的指標(biāo)因素，使用均值法確定指標(biāo)的權(quán)重，建立了一種基于TOPSIS的軟件系統(tǒng)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型。實(shí)例分析證明，該方法克服了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的單一性缺陷，有利于確定影響軟件質(zhì)量的因素及其影響程度，是一種綜合、有效評(píng)價(jià)軟件的質(zhì)量的方法。

關(guān)鍵詞：TOPSIS； 軟件質(zhì)量； 評(píng)價(jià)指標(biāo)； 評(píng)價(jià)體系

中圖分類號(hào)：TN91134； TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X（2012）22008704

0 引 言

隨著軟件規(guī)模的日益復(fù)雜和龐大，軟件的開發(fā)與管理也日益復(fù)雜。軟件質(zhì)量是軟件的生命，它直接影響著軟件的使用和維護(hù)。軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)的目的是為了直接支持開發(fā)并獲得能滿足用戶要求的軟件。其最終目標(biāo)是保證產(chǎn)品能提供所要求的質(zhì)量，即滿足用戶明確的和隱含的要求。如何評(píng)價(jià)一個(gè)軟件的質(zhì)量，尤其是對(duì)軟件質(zhì)量的量化度量，已成為軟件工程研究的主要內(nèi)容之一［1］。選擇合適的指標(biāo)體系并使其量化是做好軟件質(zhì)量評(píng)估的關(guān)鍵。當(dāng)然，由于軟件的評(píng)估具有其特有的規(guī)范和要求，其評(píng)估指標(biāo)涉及面廣、不確定性因素較多、量化困難，至今還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)［2］。

逼近于理想值的排序方法（Technique for Order Preference bv Similarity to Ideal Solution，TOPSIS）是Hwang和Yoon于1981年提出的一種適用于根據(jù)多項(xiàng)指標(biāo)、對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比較選擇的分析方法。 TOPSIS法較之單項(xiàng)指標(biāo)相互分析法，能集中反映總體情況、能綜合分析評(píng)價(jià)，具有普遍適用性［3］。在醫(yī)療質(zhì)量評(píng)價(jià)、課程設(shè)置評(píng)價(jià)、顧客滿意程度評(píng)價(jià)、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)、地區(qū)科技競(jìng)爭(zhēng)力等方面都已得到廣泛而系統(tǒng)的應(yīng)用。

本文針對(duì)軟件的特點(diǎn)，提取了8個(gè)反映軟件質(zhì)量的因素，建立了軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上建立了基于TOPSIS方法的軟件質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型。

1 軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

如何評(píng)價(jià)一個(gè)軟件的質(zhì)量，是決定最終獲得高質(zhì)量軟件的重要問題。對(duì)小型程序，人們一般比較強(qiáng)調(diào)程序的正確性和效率。后來隨著軟件規(guī)模的增大和復(fù)雜度的提高，人們對(duì)軟件質(zhì)量的看法發(fā)生了很大的變化?，F(xiàn)在通常認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面來評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量：

（1） 軟件需求是衡量軟件質(zhì)量的基礎(chǔ)，不符合需求的軟件就不具備質(zhì)量。設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)在功能、性能等方面都符合要求，并能可靠地運(yùn)行。

（2） 軟件結(jié)構(gòu)良好，易讀、易于理解，并易于修改、維護(hù)。

（3） 軟件系統(tǒng)具有友好的用戶界面，便于用戶使用。

（4） 軟件生存周期中各階段文檔齊全、規(guī)范，便于配置、管理。

ISO9126質(zhì)量模型是一個(gè)著名的軟件質(zhì)量模型，它描述了一個(gè)由兩部分組成的軟件產(chǎn)品質(zhì)量模型［4］。一部分指定了內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量的6個(gè)特征，它們還可以再繼續(xù)分成更多的子特征。這些子特征在軟件作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分時(shí)會(huì)明顯地表現(xiàn)出來，并且會(huì)成為內(nèi)在的軟件屬性的結(jié)果。而另一部分則指定了使用中的質(zhì)量屬性，它們是與針對(duì)軟件產(chǎn)品質(zhì)量6個(gè)屬性的用戶效果聯(lián)合在一起的。下面是ISO9126給出的軟件的6個(gè)質(zhì)量特征［5］：

（1） 功能性（Functionality）。當(dāng)軟件在指定條件下使用時(shí)，軟件產(chǎn)品滿足明確和隱含要求功能的能力。

（2） 可靠性（Reliability。軟件產(chǎn)品維持規(guī)定的性能級(jí)別的能力。

（3） 可使用性（Usability）。軟件產(chǎn)品在指定條件下使用時(shí)，軟件產(chǎn)品被理解、學(xué)習(xí)、使用和吸引用戶的能力。

（4） 效率（Efficiency）。在規(guī)定條件下，相對(duì)于所用資源的數(shù)量，軟件產(chǎn)品提供適當(dāng)?shù)男阅艿哪芰Α?/p>

（5） 可維護(hù)性（Maintainability）。軟件產(chǎn)品可被修改的能力。修改可能包括修正、改進(jìn)或軟件適應(yīng)環(huán)境、需求和功能規(guī)格說明中的變化。

（6） 可移植性（Portability）。軟件產(chǎn)品從一種環(huán)境遷移到另外一種環(huán)境的能力。

這6個(gè)質(zhì)量因素之間相互的關(guān)系中，有的是互利關(guān)系，有的則存在著競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系［6］，見表1。

在進(jìn)行大型的軟件項(xiàng)目開發(fā)中，往往需要采用許多新的、復(fù)雜的技術(shù)，投入巨額的資金，組織龐大的研制隊(duì)伍，以及持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的研制時(shí)間。這些都會(huì)帶來種種難以預(yù)見的不確定性因素，造成失敗的風(fēng)險(xiǎn)。軟件的風(fēng)險(xiǎn)正日益受到人們的重視，成為評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量必不可少的關(guān)鍵因素之一［7］。此外，軟件的成本也是人們?cè)谠u(píng)價(jià)軟件性價(jià)比的一個(gè)主要因素［8］。

因此，本文在建立基于TOPSIS方法的軟件系統(tǒng)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型時(shí)，還增加了軟件開發(fā)成本和軟件使用時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)這2個(gè)指標(biāo)。最終確定以下8個(gè)質(zhì)量特性為本軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)：功能性、可靠性、可使用性、效率、可維護(hù)性、可移植性、成本和風(fēng)險(xiǎn)。

2 TOPSIS分析方法

TOPSIS是一種逼近理想解的排序方法。它的基本思想是：對(duì)歸一化后的原始數(shù)據(jù)矩陣，確定出一個(gè)理想方案和一個(gè)負(fù)理想方案，然后通過求出各方案與理想方案和負(fù)理想方案的距離，與理想方案最近且與負(fù)理想方案最遠(yuǎn)的方案為最優(yōu)方案［9］。TOPSIS法引進(jìn)相對(duì)接近度的概念來考慮兩種距離。其中距離是指（加權(quán)以后的）歐幾里德距離。

TOPSIS分析方法的一般步驟是：

（1） 構(gòu)造初始判斷矩陣R。設(shè)有m個(gè)目標(biāo)（有限個(gè)目標(biāo)），n個(gè)屬性，專家對(duì)其中第i個(gè)目標(biāo)的第j個(gè)屬性的評(píng)估值為xij，則初始判斷矩陣R為：R=［rij］ （2） 構(gòu)造規(guī)范化決策矩陣V。由于各個(gè)指標(biāo)的量綱可能不同，需要對(duì)決策矩陣進(jìn)行歸一化處理：V=［xij］式中xij=rij/∑mi=1r2ij， i=1，2，…，m；j=1，2，…，n

（3） 構(gòu)造加權(quán)規(guī)范化矩陣Z。獲取對(duì)屬性的信息權(quán)重矩陣，形成加權(quán)判斷矩陣： Z=x11x12…x1n

x21x22…x2n

………

xm1xm2…xmnw1

w2

wn

=f11f12…f1n

f21f22…f2n

………

fm1fm2…fmn （4） 確定理想方案和負(fù)理想方案。根據(jù)加權(quán)判斷矩陣獲取評(píng)估目標(biāo)的正負(fù)理想解。當(dāng)屬性值為效益型時(shí)，理想方案為每列中的最大值，負(fù)理想方案為每列中的最小值；當(dāng)屬性值為成本型時(shí)，理想方案為每列中的最小值，負(fù)理想方案為每列中的最大值。具體表示如下：

正理想解：f*j=max（fij），j∈J*

min（fij），j∈J′，j=1，2，…，n 負(fù)理想解：fj′=min（fij），j∈J*

max（fij），j∈J′，j=1，2，…，n式中：J*為效益型指標(biāo)；J′為成本型指標(biāo)。

（5） 計(jì)算距離。分別計(jì)算與理想方案的距離Si*和與負(fù)理想方案的歐氏距離Si-，其中：S*i=∑mj=1（fij－f*j）2， j=1，2，…，n，

Si′=∑mj=1（fij－f′j）2， j=1，2，…，n （6） 計(jì)算各個(gè)目標(biāo)的相對(duì)貼近度：C*i=Si′/（S*i+Si′）， i=1，2，…，m （7） 依照相對(duì)貼近度的大小對(duì)目標(biāo)進(jìn)行排序，對(duì)軟件質(zhì)量驚醒評(píng)價(jià)，形成決策依據(jù)。

3 基于TOPSIS的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及實(shí)證分析

3.1 原始數(shù)據(jù)的收集及整理

假設(shè)有n個(gè)軟件參加評(píng)價(jià)，這樣可得到一個(gè)n ×8的原始據(jù)矩陣，見表2。在綜合評(píng)價(jià)過程中，有些評(píng)價(jià)指標(biāo)是效益型指標(biāo)（即該指標(biāo)值越高越好），有些指標(biāo)值是成本型指標(biāo)（即該指標(biāo)值越低越好）。

3.2 確定具體指標(biāo)權(quán)重

為確定軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)權(quán)重，如前所述設(shè)計(jì)了8個(gè)指標(biāo)要素，并設(shè)計(jì)了8張專家打分表。邀請(qǐng)5位專家依據(jù)打分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其打分．對(duì)指標(biāo)體系的8個(gè)指標(biāo)要素進(jìn)行權(quán)重確定。

由專家打分最終確定基金績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系8個(gè)要素的最優(yōu)權(quán)重（5位專家的權(quán)重向量）為：

（0.20，0.19，0.14，0.11，0.16，0.06，0.09，0.05）

（0.19，0.18，0.13，0.10，0.18，0.09，0.08，0.05）

（0.18，0.17，0.15，0.10，0.18，0.08，0.08，0.06）

（0.21，0.18，0.15，0.11，0.16，0.07，0.07，0.05）

（0.19，0.19，0.13，0.12，0.15，0.09，0.06，0.07）

對(duì)5位專家所給的指標(biāo)權(quán)重應(yīng)用均值法，確定最優(yōu)的指標(biāo)要素權(quán)重．具體結(jié)果見表3。在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)，假設(shè)8個(gè)要素的決策人給定的權(quán)向量是等權(quán)的。

從表2的指標(biāo)體系中，可以看出，功能性、可靠性、可使用性和效率這4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)占有權(quán)重達(dá)67．76％，說明軟件運(yùn)行時(shí)的質(zhì)量是評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量的重要因素。

3.3 建立原始數(shù)據(jù)矩陣R=57720 0005375

73518 0005535

35723 0007559

57321 00053373.4 對(duì)原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行歸一化處理

3.7 計(jì)算各軟件的相對(duì)貼近度

計(jì)算出C1=0.625 5，C2=0.463 8，C3 =0.390 1，C4=0.573 9，可得：C1> C4> C2> C3。

結(jié)果說明，參與評(píng)價(jià)的4個(gè)軟件中，A1的質(zhì)量最好，其次分別是A4，A2，A3的質(zhì)量最差。

4 結(jié) 語

本文提出了一種基于TOPSIS方法的軟件質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該方法為傳統(tǒng)軟件質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法做了進(jìn)一步發(fā)展。在軟件質(zhì)量效評(píng)價(jià)中應(yīng)用專家打分法和TOPSIS方法?；赥OPSIS方法的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法克服了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的單一性缺陷，有利于確定影響軟件質(zhì)量的因素及其影響程度，從而為客觀、定量的的度量軟件質(zhì)量提供了依據(jù)，是一種綜合、有效評(píng)價(jià)軟件的質(zhì)量的方法。進(jìn)一步確定這8個(gè)指標(biāo)因素的二級(jí)指標(biāo)及其權(quán)重，是該方法需要繼續(xù)深入研究的問題。

參 考 文 獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：趙 薔 女，1971年出生，陜西咸陽人，碩士，副教授。主要研究方向?yàn)檐浖こ?、圖像處理。

李小林 男，1976年出生，內(nèi)蒙古五原人，碩士，講師。主要研究方向?yàn)檐浖碚摗D像處理。

趙 娟 女，1975年出生，四川成都人，碩士，講師。主要研究方向?yàn)檐浖碚摗?/p>