李 一 楊 光

（海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧大連 116018）

0 引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件已成為各行業(yè)的關(guān)鍵支撐，軟件質(zhì)量的重要性不容忽視。軟件質(zhì)量度量是提高軟件質(zhì)量的重要手段，軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析的相關(guān)研究分為3 個(gè)階段：早期探索階段、體系建立階段和深化研究階段。在早期探索階段，研究者主要關(guān)注單個(gè)或多個(gè)維度對(duì)軟件質(zhì)量的影響，通過(guò)定量和定性方法進(jìn)行研究[1-3]。在體系建立階段，研究者開(kāi)始構(gòu)建全面的軟件質(zhì)量度量體系，將多個(gè)維度納入其中，并探討其相互作用關(guān)系。在深化研究階段，研究者更加注重度量體系的可操作性和實(shí)用性，提出各種優(yōu)化策略和方法。

1 軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析的需求分析

軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析是指對(duì)軟件質(zhì)量的不同維度進(jìn)行全面、系統(tǒng)和深入的度量和評(píng)估，并分析這些維度之間的相互關(guān)聯(lián)和影響[4]。軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析在軟件工程中至關(guān)重要，通過(guò)對(duì)軟件質(zhì)量的多個(gè)維度進(jìn)行度量和評(píng)估，可以全面了解軟件的質(zhì)量狀況，找出軟件質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，并提供改進(jìn)的依據(jù)和方向。軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析是一個(gè)復(fù)雜而又關(guān)鍵的過(guò)程，需要結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需求，綜合考慮多方面的因素。通過(guò)不斷優(yōu)化和改進(jìn)，才可以提高軟件的質(zhì)量和可靠性，為軟件項(xiàng)目的成功奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5-6]。軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析的作用主要涉及以下方面。

1.1 明確度量目標(biāo)

在構(gòu)建軟件質(zhì)量度量體系時(shí)，需要明確度量的目標(biāo)。這些目標(biāo)可以是軟件的質(zhì)量特性，例如功能性、安全性、可用性和可維護(hù)性等。通過(guò)對(duì)目標(biāo)的定義和解釋，可以確保所選的度量維度能夠全面反映這些目標(biāo)。

1.2 選取合適的度量維度

根據(jù)已明確的度量目標(biāo)，選擇合適的度量維度，包括功能性、安全性、可用性、可維護(hù)性等方面。每個(gè)維度都可以進(jìn)一步細(xì)分為多個(gè)子維度，以便更全面地評(píng)估軟件質(zhì)量。每個(gè)維度都應(yīng)能直接或間接地反映目標(biāo)的質(zhì)量特性。例如，程序復(fù)雜性、模塊的有效性和總的程序規(guī)模是軟件交付前常見(jiàn)的度量維度。在軟件交付后，可以關(guān)注殘存的缺陷數(shù)和系統(tǒng)的可維護(hù)性等維度。

1.3 制定度量標(biāo)準(zhǔn)

在確定了度量維度后，需要制定相應(yīng)的度量標(biāo)準(zhǔn)，以確保度量的準(zhǔn)確性和客觀性。這些標(biāo)準(zhǔn)可以包括軟件質(zhì)量要素、衡量標(biāo)準(zhǔn)和量度標(biāo)準(zhǔn)等。例如，在麥考爾(McCall)等人的FCM 3 層模型中，軟件質(zhì)量要素被分為產(chǎn)品操作、產(chǎn)品修正和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移3 個(gè)維度，每個(gè)維度下又包含多個(gè)子要素。

1.4 建立度量模型

基于所選的度量維度和制定的度量標(biāo)準(zhǔn)，可以建立相應(yīng)的度量模型。這些模型可以包括線性回歸模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、決策樹(shù)模型等。通過(guò)這些模型，可以將度量結(jié)果轉(zhuǎn)化為可操作的指標(biāo)，以指導(dǎo)軟件開(kāi)發(fā)和測(cè)試過(guò)程。

1.5 分析維度之間的關(guān)聯(lián)性

在建立了度量模型后，可以運(yùn)用相關(guān)分析、回歸分析等統(tǒng)計(jì)方法分析各維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這些關(guān)系可能是因果關(guān)系，也可能是相關(guān)關(guān)系。通過(guò)分析這些關(guān)系，可以更好地理解軟件質(zhì)量的形成和提升過(guò)程。軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析是一個(gè)復(fù)雜而又關(guān)鍵的過(guò)程，需要結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需求，綜合考慮多方面的因素。通過(guò)不斷優(yōu)化和改進(jìn)，可以提高軟件的質(zhì)量和可靠性，為軟件項(xiàng)目的成功奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。軟件質(zhì)量度量體系的研究已取得了一定的成果，但仍存在以下問(wèn)題：一是過(guò)度關(guān)注單一維度，無(wú)法全面反映軟件質(zhì)量；二是缺乏對(duì)多維度之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的深入研究；三是實(shí)際應(yīng)用中，難以根據(jù)度量結(jié)果進(jìn)行有針對(duì)性的改進(jìn)。這些問(wèn)題一定程度導(dǎo)致度量結(jié)果不準(zhǔn)確，會(huì)給組織帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有研究進(jìn)行深入剖析，并指出多維度關(guān)聯(lián)分析面臨的挑戰(zhàn)。

2 軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析面臨的挑戰(zhàn)

軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析面臨的主要挑戰(zhàn)有以下幾個(gè)方面。

2.1 全面系統(tǒng)的選取軟件質(zhì)量度量體系的維度難

選取合適的軟件質(zhì)量度量維度是十分關(guān)鍵的。這需要明確軟件質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別出相關(guān)的度量維度。復(fù)雜性角度，軟件系統(tǒng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要考慮功能性、安全性、可用性、易用性等多個(gè)方面，度量體系的維度需要全面覆蓋這些方面；變化性角度，軟件系統(tǒng)的需求和環(huán)境可能隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，度量體系的維度需要能夠適應(yīng)這種變化，并及時(shí)更新；定制化角度，不同的軟件系統(tǒng)可能有不同的質(zhì)量需求和標(biāo)準(zhǔn)，度量體系的維度需要能夠針對(duì)特定的軟件系統(tǒng)進(jìn)行定制化。

2.2 確定軟件質(zhì)量度量體系各維度間關(guān)聯(lián)關(guān)系難

分析軟件質(zhì)量度量體系各維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系是十分關(guān)鍵的，因?yàn)檫@有助于理解軟件質(zhì)量的形成和提升。數(shù)據(jù)復(fù)雜性角度，各維度之間的數(shù)據(jù)可能存在高度的復(fù)雜性和異質(zhì)性，需要采取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理和清洗技術(shù)以獲得準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)關(guān)系；時(shí)序性角度，各維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系可能隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，需要采用動(dòng)態(tài)的關(guān)聯(lián)分析方法以獲得準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)關(guān)系；因果性角度，各維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系可能存在因果關(guān)系，需要采用結(jié)構(gòu)方程模型等因果分析方法以獲得準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2.3 有效解決軟件應(yīng)用場(chǎng)景匹配度難

要明確軟件質(zhì)量度量的目標(biāo)與應(yīng)用場(chǎng)景。度量結(jié)果是否有效，很大程度上取決于所設(shè)定的度量目標(biāo)是否明確以及與應(yīng)用場(chǎng)景的匹配程度。因此，在開(kāi)始度量之前，需要清晰定義軟件的質(zhì)量要求，并確保這些要求與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景緊密相關(guān)。需要制定相應(yīng)的度量標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)不僅需要符合通用的軟件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，還需要針對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行細(xì)化和擴(kuò)展。例如，對(duì)于一款面向特殊行業(yè)的軟件，可能需要制定更為嚴(yán)格的隱私保護(hù)和數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)。

3 軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析的應(yīng)對(duì)策略

3.1 全面系統(tǒng)的選取軟件質(zhì)量度量體系的維度

這個(gè)問(wèn)題的解決需要從軟件開(kāi)發(fā)的整個(gè)生命周期出發(fā)，全面考慮各個(gè)方面的質(zhì)量因素，同時(shí)要注重以下幾點(diǎn)：第一，明確度量目標(biāo)。要明確軟件質(zhì)量度量的目標(biāo)，評(píng)估軟件的可靠性、安全性還是其他的軟件質(zhì)量特性，從而有針對(duì)性地選取相應(yīng)的維度。第二，了解軟件應(yīng)用場(chǎng)景。針對(duì)不同的軟件應(yīng)用場(chǎng)景，需要選取與之相關(guān)的軟件質(zhì)量維度。例如，對(duì)于金融行業(yè)的軟件，需要關(guān)注數(shù)據(jù)一致性、完整性以及隱私保護(hù)等維度。第三，分析軟件演化過(guò)程。軟件演化過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)出不同的生命周期階段，每個(gè)階段關(guān)注的軟件質(zhì)量維度也有所不同。因此，需要根據(jù)軟件的生命周期階段進(jìn)行分析，選取相應(yīng)的軟件質(zhì)量度量維度。第四，考慮人員因素。軟件開(kāi)發(fā)人員對(duì)軟件質(zhì)量度量的認(rèn)識(shí)與理解程度也會(huì)影響選取的維度。因此，需要加強(qiáng)培訓(xùn)，提高軟件開(kāi)發(fā)人員對(duì)軟件質(zhì)量度量的認(rèn)識(shí)與理解，以便更好地選取相應(yīng)的維度。

3.2 確定軟件質(zhì)量度量體系各維度間關(guān)聯(lián)關(guān)系

要確定各維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，深入理解軟件質(zhì)量的各個(gè)維度及其相互之間的關(guān)系，同時(shí)還需要進(jìn)行以下工作：第一，收集相關(guān)數(shù)據(jù)。針對(duì)不同的軟件質(zhì)量維度，需要收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行度量和評(píng)估。例如，可以收集軟件的缺陷數(shù)據(jù)、性能測(cè)試數(shù)據(jù)等進(jìn)行度量和評(píng)估。第二，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。在收集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)之后，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。例如，可以采用統(tǒng)計(jì)方法、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘等方法進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，從而確定各維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。第三，建立模型。在確定了各維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系之后，需要建立相應(yīng)的模型描述這些關(guān)系。例如，可以采用決策樹(shù)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等進(jìn)行建模。第四，進(jìn)行模型驗(yàn)證。建立的模型需要進(jìn)行驗(yàn)證才能確保其準(zhǔn)確性和可靠性，可以采用交叉驗(yàn)證、ROC 曲線等方法來(lái)進(jìn)行模型驗(yàn)證。

3.3 有效解決軟件質(zhì)量度量結(jié)果的針對(duì)性問(wèn)題

要解決軟件質(zhì)量度量結(jié)果的針對(duì)性問(wèn)題，需要從以下幾個(gè)方面入手：第一，明確度量的目標(biāo)。在進(jìn)行度量之前，需要明確度量的目標(biāo)是什么，評(píng)估軟件的可靠性、安全性還是其他的軟件質(zhì)量特性，只有明確了目標(biāo)，才能更好地進(jìn)行度量和評(píng)估。第二，選擇合適的度量標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)不同的軟件質(zhì)量特性，需要選擇合適的度量標(biāo)準(zhǔn)。例如，對(duì)于功能性特性，可以采用缺陷密度、功能點(diǎn)等度量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于性能特性，可以采用響應(yīng)時(shí)間、吞吐量等度量標(biāo)準(zhǔn)。第三，建立合理的度量模型。在建立了度量標(biāo)準(zhǔn)之后，需要建立合理的度量模型進(jìn)行度量和評(píng)估，例如，可以采用基于測(cè)試用例的度量模型、基于缺陷的度量模型等。第四，持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。根據(jù)度量和評(píng)估的結(jié)果，需要持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化軟件的質(zhì)量特性。例如，對(duì)于度量結(jié)果中不滿意的維度，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

4 軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析的應(yīng)用和發(fā)展方向

隨著軟件工程的不斷發(fā)展，軟件質(zhì)量已經(jīng)成為一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。為了更好地控制和提高軟件質(zhì)量，軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析將被深入地引入到軟件工程中。這種分析方法可以對(duì)軟件質(zhì)量的多個(gè)維度進(jìn)行全面的關(guān)聯(lián)分析，可以更好地了解和控制軟件的質(zhì)量。

4.1 軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析的應(yīng)用

第一，需求分析階段的應(yīng)用。在需求分析階段，多維度關(guān)聯(lián)分析可以幫助了解用戶需求和業(yè)務(wù)需求之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過(guò)這種分析，可以更好地了解用戶需求和業(yè)務(wù)需求的內(nèi)在聯(lián)系，從而更好地把握用戶需求和業(yè)務(wù)需求的關(guān)系。有利于更好地定義產(chǎn)品功能和特性，為后續(xù)的開(kāi)發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)。第二，設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)階段，多維度關(guān)聯(lián)分析可以幫助了解功能需求、性能需求和安全需求之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過(guò)這種分析，可以更好地了解這些需求的內(nèi)在聯(lián)系，從而更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)決策。例如，可以通過(guò)這種分析方法了解功能需求和性能需求之間的關(guān)系，從而更好地設(shè)計(jì)出符合需求的軟件。第三，編碼階段的應(yīng)用。在編碼階段，多維度關(guān)聯(lián)分析可以幫助了解代碼質(zhì)量、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過(guò)這種分析，可以更好地了解這些屬性之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而更好地控制代碼質(zhì)量。例如，如果代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性較差，可以通過(guò)這種分析方法發(fā)現(xiàn)代碼中的問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)和改進(jìn)。第四，測(cè)試階段的應(yīng)用。在測(cè)試階段，多維度關(guān)聯(lián)分析可以幫助了解測(cè)試用例執(zhí)行情況、缺陷修復(fù)情況和測(cè)試覆蓋率之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過(guò)這種分析，可以更好地了解這些因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而更好地完善測(cè)試計(jì)劃和提高測(cè)試效率。例如，如果缺陷修復(fù)情況和測(cè)試覆蓋率存在不足，可以通過(guò)這種分析方法發(fā)現(xiàn)測(cè)試計(jì)劃中的問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)和完善。

4.2 軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析的發(fā)展方向

擴(kuò)展軟件質(zhì)量度量的維度的發(fā)展。目前，多維度關(guān)聯(lián)分析主要集中在功能、性能、可靠性、安全性等方面，但隨著軟件應(yīng)用場(chǎng)景的不斷擴(kuò)展和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，軟件質(zhì)量度量的維度將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展。未來(lái)，多維度關(guān)聯(lián)分析將會(huì)涉及可維護(hù)性、可用性、可擴(kuò)展性、可重用性等方面，從而更加全面地評(píng)估軟件的質(zhì)量。加強(qiáng)定量分析的發(fā)展。目前，多維度關(guān)聯(lián)分析主要采用定性的方法進(jìn)行分析，缺乏定量分析的手段。未來(lái)，多維度關(guān)聯(lián)分析將加強(qiáng)定量分析的方法，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)，得出更為準(zhǔn)確和可靠的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這將進(jìn)一步提高多維度關(guān)聯(lián)分析的準(zhǔn)確性和效率。結(jié)合人工智能等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)為多維度關(guān)聯(lián)分析提供了新的解決方案。未來(lái)，多維度關(guān)聯(lián)分析將進(jìn)一步與這些技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的方法對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出更為準(zhǔn)確和可靠的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這將進(jìn)一步提高多維度關(guān)聯(lián)分析的智能化水平，使其更加高效和準(zhǔn)確。軟件質(zhì)量度量體系多維度關(guān)聯(lián)分析在軟件工程中具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。通過(guò)不斷擴(kuò)展軟件質(zhì)量度量的維度、加強(qiáng)定量分析和結(jié)合人工智能等先進(jìn)技術(shù)，多維度關(guān)聯(lián)分析將會(huì)更加完善和高效。這將進(jìn)一步推動(dòng)軟件工程的發(fā)展，提高軟件的質(zhì)量和可靠性，為軟件的優(yōu)化和改進(jìn)提供更加準(zhǔn)確和可靠的依據(jù)。