劉小英，周 強(qiáng)，陳 強(qiáng)

(攀枝花學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院,四川 攀枝花 617000)

基于可拓理論的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉小英，周 強(qiáng)，陳 強(qiáng)

(攀枝花學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院,四川 攀枝花 617000)

軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)一直是軟件工程領(lǐng)域的難點(diǎn)問題；探索科學(xué)的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化, 可為軟件質(zhì)量管理人員進(jìn)行決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ), 也為用戶在選擇軟件時(shí)提供客觀的比對(duì)依據(jù)；考慮到軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的復(fù)雜性，在綜合分析了軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了基于可拓理論的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，采用C++設(shè)計(jì)開發(fā)了軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)；研究建立了軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，通過專家打分，得到各指標(biāo)得分?jǐn)?shù)據(jù)；根據(jù)建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)用可拓理論建立物元模型，利用數(shù)據(jù)及權(quán)重計(jì)算關(guān)聯(lián)度，得出優(yōu)度值并自動(dòng)分析結(jié)果，得到軟件質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)論，打印水晶報(bào)表；經(jīng)過錄入數(shù)據(jù)測(cè)試，系統(tǒng)運(yùn)行速度快，得出結(jié)論準(zhǔn)確，具有較好的實(shí)用性。

軟件質(zhì)量；評(píng)價(jià)；系統(tǒng)；可拓理論

0 引言

用戶選擇軟件產(chǎn)品需要反復(fù)對(duì)比做出決策，其依據(jù)的核心是系統(tǒng)軟件質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果。而軟件質(zhì)量的評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的決策問題，因?yàn)槎攘寇浖|(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)或能力指標(biāo)往往具有模糊性、不確定性和灰色性等因素。目前，軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)多采用層次分析法和模糊綜合評(píng)判法，這兩種評(píng)價(jià)方法在有些情況下不能很好地解決問題[1-2]。如層次分析法當(dāng)同一層次的比較因素較多時(shí)，專家容易出現(xiàn)矛盾或混亂的判斷，模糊綜合評(píng)判涉及元素對(duì)模糊概念的肯定隸屬情況，但現(xiàn)實(shí)情況中往往出現(xiàn)元素對(duì)模糊概念的肯定與否定兩個(gè)方面，即以上兩種方法在有些情況下不能有效解決實(shí)際存在的矛盾情況?？赏貙W(xué)是將物元理論和可拓集合理論相結(jié)合提出一種探討處理矛盾問題的新方法[3-4]，將其核心分析方法之一優(yōu)度評(píng)價(jià)法引入到軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)之中，應(yīng)用簡便且便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

1 軟件評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可拓評(píng)價(jià)方法

軟件質(zhì)量的評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)過程，包括許多影響指標(biāo)，側(cè)重點(diǎn)不同會(huì)產(chǎn)生不同的評(píng)價(jià)結(jié)果。指標(biāo)越多矛盾越多，如何兼顧每項(xiàng)指標(biāo)，得到科學(xué)滿意的評(píng)價(jià)結(jié)果，是決策者經(jīng)常遇到的問題。

首先建立軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)用可拓理論建立物元模型，建立關(guān)聯(lián)函數(shù)并計(jì)算關(guān)聯(lián)度，最后比較了權(quán)重的優(yōu)度值計(jì)算結(jié)果(即評(píng)價(jià)結(jié)果)得出結(jié)論，對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。

1.1 物元模型[5]

由事物、特征、量值構(gòu)成的有序三元組，作為描述事物的基本元，稱為一維物元。一物具有多個(gè)特征，與一維物元相仿，可以定義為多維物元。以物Om為對(duì)象，Cm為特征，Om關(guān)于Cm的量值Vm表示的物元模型可記為

(1)

1.2 右側(cè)距及關(guān)聯(lián)函數(shù)

應(yīng)用優(yōu)度評(píng)價(jià)法對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，采用專家打分法對(duì)軟件質(zhì)量每項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分，分值越高證明其對(duì)應(yīng)的單項(xiàng)指標(biāo)越好，在計(jì)算關(guān)聯(lián)函數(shù)時(shí)，將涉及可拓學(xué)右側(cè)距的計(jì)算。

1)右側(cè)距。

(2)

為x與區(qū)間X0關(guān)于x0的右側(cè)距。

2)關(guān)聯(lián)函數(shù)及關(guān)聯(lián)度計(jì)算。

設(shè)X0=〈a,b〉，X=〈c,d〉，x0∈〈a,b〉，X0?X,最優(yōu)點(diǎn)在x0處時(shí)的關(guān)聯(lián)函數(shù)為

(3)

式(2)中，D(x,X0,X)稱為位值，計(jì)算方法如下：

(4)

其中，X0和X分別稱為經(jīng)典域和節(jié)域，經(jīng)典域?yàn)榇u(píng)案例各特征的量域，節(jié)域?yàn)樘卣魉试S的量域[5]。待評(píng)軟件的每項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)都被劃分了等級(jí)，經(jīng)典域是指各評(píng)價(jià)指標(biāo)不同等級(jí)水平的分值區(qū)間，節(jié)域根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)可能的最大得分范圍來確定。

1.3 優(yōu)度計(jì)算

優(yōu)度是應(yīng)用關(guān)聯(lián)函數(shù)確定待評(píng)價(jià)對(duì)象關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)符合要求的程度，某評(píng)價(jià)等級(jí)優(yōu)度值越高，證明待評(píng)案例更加符合該評(píng)價(jià)等級(jí)。優(yōu)度計(jì)算公式可表示為：

(5)

2 評(píng)價(jià)系統(tǒng)指標(biāo)體系及權(quán)重

2.1 軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

不同地區(qū)，不同用戶對(duì)軟件質(zhì)量有不同的側(cè)重，因此軟件質(zhì)量量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。綜合考慮各類軟件特點(diǎn)，以GB/T16260系列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合ISO/IEC9126標(biāo)準(zhǔn)制定的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[6-7]如圖1所示。評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括功用性、可靠性、維護(hù)性、可移植性4項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)，對(duì)應(yīng)各一級(jí)指標(biāo)的依從性等12項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)。

圖1 軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 權(quán)重設(shè)置及計(jì)算方法

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)默認(rèn)權(quán)重方法采用應(yīng)用廣泛的層次分析法計(jì)算[8]，具體又有幾何平均法、算術(shù)平均法、特征向量法和最小二乘法4種，采用幾何平均法編寫程序。

(6)

式(6)中，aij表示所對(duì)應(yīng)的判斷矩陣中的標(biāo)度值，wi表示所求的各級(jí)指標(biāo)權(quán)重值。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 總體設(shè)計(jì)

軟件評(píng)價(jià)系統(tǒng)采用c/s(客戶機(jī)/服務(wù)器)三層結(jié)構(gòu)。

表現(xiàn)層，即用戶使用軟件的顯示界面，實(shí)現(xiàn)功能和專業(yè)評(píng)價(jià)的頁面；

業(yè)務(wù)層，即對(duì)頁面?zhèn)魉瓦^來的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的處理和計(jì)算，具體的實(shí)現(xiàn)層次分析法的算法，把權(quán)重和屬性數(shù)據(jù)聯(lián)系到一起，得出優(yōu)度值和評(píng)價(jià)結(jié)果；

數(shù)據(jù)層，即采用SQL Server 2008對(duì)評(píng)價(jià)原始數(shù)據(jù)、權(quán)重和評(píng)價(jià)結(jié)果的存儲(chǔ)與管理。

3.2 系統(tǒng)的工作流程圖

基于可拓理論和層次分析法的軟件評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作流程圖如圖2所示，其主要的步驟為：

圖2 系統(tǒng)工作流程

1)設(shè)置專家的人數(shù)。

2)通過專家對(duì)一個(gè)軟件的檢測(cè)來對(duì)其相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行打分。

3)設(shè)置權(quán)重，或者使用系統(tǒng)默認(rèn)權(quán)重

4)基于打分的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得出的數(shù)據(jù)使用水晶報(bào)表打印出來。

3.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

軟件的功能設(shè)計(jì)是衡量一個(gè)軟件優(yōu)良的重要指標(biāo)，根據(jù)軟件評(píng)價(jià)系統(tǒng)的具體需求，本軟件具體實(shí)現(xiàn)了以下功能模塊，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

3.3.1 設(shè)置專家人數(shù)模塊

當(dāng)用戶使用本軟件時(shí)，需要確定共有多少個(gè)專家參與本次評(píng)價(jià)，系統(tǒng)默認(rèn)的人數(shù)為4個(gè)，系統(tǒng)支持3～10個(gè)專家進(jìn)行打分。

3.3.2 專家打分評(píng)價(jià)模塊

專家打分評(píng)價(jià)模塊實(shí)現(xiàn)接受每一位專家對(duì)相應(yīng)的指標(biāo)打分的數(shù)據(jù)，每一個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)范圍為60～100。

3.3.3 選擇是否自定義權(quán)重值

本系統(tǒng)中關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的值分為兩種：系統(tǒng)默認(rèn)權(quán)重值和用戶自定義權(quán)重值。

系統(tǒng)默認(rèn)值前面已提到，通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析，應(yīng)用層次分析法計(jì)算后得出的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值，這一類權(quán)重值能滿足大部分的軟件系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

用戶自定義權(quán)重值，則是需要用戶自己指定所要評(píng)價(jià)軟件哪些項(xiàng)指標(biāo)更為重要，設(shè)定好權(quán)重后，從而通過后續(xù)算法評(píng)價(jià)出軟件的優(yōu)劣性。使用自定義權(quán)重，這樣可以避免有些對(duì)于某些評(píng)價(jià)指標(biāo)有特殊要求的軟件不能公正得出評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。自定義權(quán)重模塊如圖4所示，單元格中權(quán)重如何設(shè)置如圖中界面左下角所示。

圖4 自定義權(quán)重值模塊

實(shí)現(xiàn)該模塊的核心代碼：

//計(jì)算權(quán)重值

private double[] getWeight(double[,] params)

{

int N = params.GetLength(0);

// 存儲(chǔ)得到每行元素乘積Mi

double[] RowMultiply= new double[N];

// 存儲(chǔ)得到計(jì)算Mi的n次方根

double[] Square= new double[N];

// 存儲(chǔ)正規(guī)化處理結(jié)果

double[] Result= new double[N];

// 得到每行元素乘積Mi

for (int i = 0; i < N; i++)

{

double M = 1;

for (int j = 0; j < N; j++)

{

M *= params [i, j];

RowMultiply [i] = M;

}

}

// 得到計(jì)算Mi的n次方根

for (int i = 0; i < N; i++)

Square [i] = Math.Pow(RowMultiply [i], 1.0 / N);

// 正規(guī)化處理結(jié)果

double zhenggui = 0;

for (int i = 0; i < N; i++)

zhenggui += Square [i];

for (int i = 0; i < N; i++)

Result [i] = Square [i] / zhenggui;

return Result;

}

3.3.4 水晶報(bào)表打印報(bào)表模塊

此模塊把專家打分的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算出來的優(yōu)度值和評(píng)價(jià)結(jié)果通過計(jì)算體現(xiàn)出來，采用了水晶報(bào)表工具來創(chuàng)建報(bào)表。被請(qǐng)求時(shí)，水晶報(bào)表直接根據(jù)指定的驅(qū)動(dòng)連接數(shù)據(jù)庫后組裝這些數(shù)據(jù)，顯示時(shí)能夠清晰的顯示出數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，界面如圖5所示。

圖5 水晶報(bào)表顯示專家打分?jǐn)?shù)據(jù)

3.3.5 水晶報(bào)表打印一級(jí)權(quán)重和各二級(jí)權(quán)重?cái)?shù)據(jù)

優(yōu)度值數(shù)據(jù)表、評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)據(jù)表中各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的值越大說明該項(xiàng)在軟件綜合方面占有的比值越大。最終評(píng)價(jià)結(jié)果也是根據(jù)圖6兩表中數(shù)據(jù)比較得出。

圖6 權(quán)重?cái)?shù)據(jù)表和優(yōu)度表

實(shí)現(xiàn)該模塊的核心代碼：

1)計(jì)算關(guān)聯(lián)函數(shù)的K值的算法框架：

/*

* @param x 評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

* @param a 經(jīng)典域中a

* @param b經(jīng)典域中b

* @param c 節(jié)域中c

* @param d 節(jié)域中d

*/

private double relativity (double x,double a,double b, double c,double d)

{

double p, d, q1,q2, k;

//求右側(cè)距p

if (x <=b)

{

p = a - x;

}

else

{

p = x - b;

}

//求距

q1= Math.Abs(x -) -;

q2 = Math.Abs(x -) -;

//求位值

if (q1 q2)

{

d = -10;

}

else if (q1 != q2 && x >= a && x <= b)

{

d = q2 - q1 - 10;

}

else if(q1!=q2&&(x>b||x

{

d = q2 - q1;

}

//求關(guān)聯(lián)度

if (q1 q2 && x > a && x < b)

{

k = p / d - 1;

}

else

{

k = p / d;

}

return k;

}

2)求優(yōu)度值核心代碼：

private double[] YouDu()

{

double[] result = new double[4];

double c1, c2, c3, c4;//優(yōu)度

double functional, maintainability, portability, reliability;//功能性,可維護(hù)性,可移植性,可靠性

// Excellent()函數(shù)表示求為優(yōu)的K值,數(shù)組aa[]代表對(duì)應(yīng)各項(xiàng)專家打的分?jǐn)?shù)，數(shù)組weight[]代表各級(jí)權(quán)重值

……………………………………………….

functional = Excellent(aa[0]) * weight2[1] + Excellent(aa[1]) * weight2[0] + Excellent(aa[2]) * weight2[0];

maintainability = Excellent(aa[3]) * weight4[1] + Excellent(aa[4]) * weight4[2] + Excellent(aa[5]) * weight4[0];

portability = Excellent(aa[6]) * weight3[0] + Excellent(aa[7]) * weight3[1] + Excellent(aa[8]) * weight3[2];

reliability = Excellent(aa[9]) * weight1[0] + Excellent(aa[10]) * weight1[1] + Excellent(aa[11]) * weight1[2];

c1 = functional * weight[1] + maintainability * weight[3] + portability * weight[2] + reliability * weight[0];

……………………………………………….

//c2、c3、c4的 求法利用1中的算法框架求出K值為“良，中，差”，再重復(fù)以上步驟即可。

result = new double[] { c1, c2, c3, c4 };

}

return result;

}

3.3.6 評(píng)價(jià)結(jié)果

專家對(duì)某個(gè)軟件的各項(xiàng)指標(biāo)打分后，根據(jù)可拓理論中優(yōu)度評(píng)價(jià)法對(duì)該軟件進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果如圖7所示，評(píng)價(jià)結(jié)果中給出了評(píng)價(jià)等級(jí)及軟件需要改進(jìn)的指標(biāo)，為軟件的進(jìn)一步優(yōu)化給出了指導(dǎo)性建議。

圖7 評(píng)價(jià)結(jié)果模塊

4 結(jié)論

基于可拓理論開發(fā)出了軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，利用自定義權(quán)重和默認(rèn)權(quán)重滿足不同用戶的需求，通過算法分析專家打分?jǐn)?shù)據(jù)，結(jié)合權(quán)重指標(biāo)，計(jì)算出最后的優(yōu)度值，進(jìn)而判斷出軟件質(zhì)量，得出結(jié)論。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)運(yùn)行速度快，得出結(jié)論準(zhǔn)確,能夠滿足軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)需求，為軟件質(zhì)量的進(jìn)一步改進(jìn)提出建議。

[1]岳 峰，蘇兆品，陸 陽，等. 基于模糊軟集合的軟件質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2013, 35(7):1460-1466.

[2] 柴 獲，閆 軍，李秦渝. 基于置信度的軟件質(zhì)量模糊評(píng)價(jià)模型研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2012, 33(2): 607-610.

[3] 楊春燕,蔡 文.可拓工程[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

[4] 張 健，張敬東，劉小英.基于可拓工程分析法的機(jī)械設(shè)計(jì)方案決策[J].現(xiàn)代制造工程,2013，(7)：104-108.

[5] 張 健，劉小英，張敬東，等.基于可拓理論的農(nóng)業(yè)機(jī)械安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2014, 35(2):57-60.

[6] 胡曉冉，左家平，王 坤.基于層次分析法的軟件質(zhì)量量化研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2013，30(11)：138-141.

[7] 龐慶華.基于FGRD評(píng)價(jià)方法的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2009，30(11)：2631-2633.

[8] 張 健，劉小英，王麗萍.基于層次分析法的礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].沈陽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014，26(5)：426-430.

Software Quality Evaluation System Design and Implementation Based on Extension Theory

Liu Xiaoying，Zhou Qiang，Chen Qiang

(School of Mechanical Engineering, Panzhihua University, Panzhihua 617000, China)

The evaluation of software quality is a nodus of software engineering. To explore the scientific software quality evaluation method and realize computerized, provides a data basis for software quality managers in decision-making，and also offers an objective comparison basis for customers when they choose the software.Considering the complexity of software quality evaluation index, on the basis of comprehensive analysis of the indicators of the software quality evaluation, the software quality evaluation method based on extension theory was proposed and the software quality evaluation system was designed by using C++ based on extension theory. Firstly, the software quality evaluation system was established, and we could got each index score data through expert scoring. Secondly, the extension matter-element model was established according to the established evaluation index system. Thirdly, the correlation were calculated by using the data and weights, and we could get the values and could automatic analysis them. At last, the software quality evaluation conclusion was obtained, and the reports are printed. After testing, the system were fast, accurate and with good usability.

software quality；evaluation；system；extension theory

2016-08-13；

2016-09-13。

國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201411360018)。

劉小英(1980-)，女，新疆呼圖壁人，碩士，講師，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)方向的研究。

1671-4598(2017)01-0224-04DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

TP

A