基于模糊評(píng)價(jià)與自適應(yīng)修正模型的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)

張文慧

建立了基于ISO/IEC 9126標(biāo)準(zhǔn)的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，采用構(gòu)造隸屬度函數(shù)的方法對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模糊處理，并使用對(duì)單因素分配權(quán)值的方法解決多屬性質(zhì)量評(píng)價(jià)問題，同時(shí)通過ANFIS模型實(shí)現(xiàn)了相關(guān)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高了軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)的客觀性和科學(xué)性。

【關(guān)鍵詞】模糊評(píng)價(jià) 軟件質(zhì)量 修正模型 評(píng)價(jià)研究

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，軟件在人們的生產(chǎn)生活中占據(jù)了重要的地位，軟件質(zhì)量的優(yōu)劣越來越受到人們的關(guān)注。對(duì)軟件質(zhì)量給出客觀、科學(xué)的評(píng)價(jià)對(duì)評(píng)價(jià)和控制軟件產(chǎn)品十分必要，但是軟件的不可見性和復(fù)雜性增大了對(duì)軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)的難度。事實(shí)上，由于認(rèn)識(shí)水平有限，人們?cè)谠u(píng)價(jià)軟件是否好用時(shí)，有具有片面性和模糊性。

本文基于ISO/IEC 9126軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提出一種基于模糊評(píng)價(jià)與自適應(yīng)修正模型的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法以提高軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)的可信度和準(zhǔn)確度。

1 軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

ISO/IEC 9126標(biāo)準(zhǔn)分為高、中、低三層，分別對(duì)應(yīng)軟件的特性、子特性和度量。軟件質(zhì)量用6個(gè)特性表示，即可靠性、功能性、可維護(hù)性、可用性、可移植性和效率。特性由若干子特性表示，子特性由相關(guān)的度量組成，度量再分解為指標(biāo)和數(shù)據(jù)項(xiàng)。通過指標(biāo)公式計(jì)算出指標(biāo)值并判斷其質(zhì)量。

傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)值質(zhì)量的方法舉例如下：首先將指標(biāo)質(zhì)量劃分為若干級(jí)別，如（優(yōu)，及格，差）；再根據(jù)專家知識(shí)確定指標(biāo)的閾值（x1，x2，x3，x4），即當(dāng)指標(biāo)值U∈（x1，x2）時(shí)指標(biāo)質(zhì)量被認(rèn)定為差，U∈（x2，x3）時(shí)及格，U∈（x3，x4）時(shí)為差。

2 模糊評(píng)價(jià)方法

2.1 單級(jí)模糊評(píng)價(jià)方法

傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法存在以下缺點(diǎn)：

（1）忽略了軟件質(zhì)量的漸變性，同一個(gè)質(zhì)量等級(jí)的軟件質(zhì)量差異大。

（2）指標(biāo)的閾值基于專家經(jīng)驗(yàn)，不具備嚴(yán)格的客觀性。模糊評(píng)價(jià)利用隸屬度函數(shù)使清晰質(zhì)量邊界模糊化，使評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際情況。模糊評(píng)價(jià)法舉例如下：

現(xiàn)對(duì)在某一開發(fā)階段的軟件的“功能失效率U”進(jìn)行評(píng)價(jià)，指標(biāo)U等于已失效功能點(diǎn)與原有功能點(diǎn)的比率。設(shè)清晰的質(zhì)量等級(jí)劃分如表1所示，并構(gòu)造的隸屬度函數(shù)U（x）。

假設(shè)對(duì)于“功能失效率”這一指標(biāo)的閾值為（0， 0.05， 0.1， 0.2， 1），即x1=0，x2=0.05，x3=0.1，x4=0.2，x5=1；中心值c1=0.025，c2=0.075，c3=0.15，c4=0.6。假設(shè)測(cè)試數(shù)據(jù)x=0.12，代入上式計(jì)算得U1（x）=0，U2（x）=0.6，U3（x）=1，U4（x）=0，即該軟件在“功能失效率”上表現(xiàn)為“優(yōu)”的隸屬度是0，為“良”的隸屬度是0.6，為“中”的隸屬度是1，為“差”的隸屬度是0。通過模糊評(píng)價(jià)法，指標(biāo)質(zhì)量不被直接劃分至某個(gè)等級(jí)內(nèi)，而是通過在各個(gè)等級(jí)內(nèi)的隸屬度來表示，這種評(píng)價(jià)方式符合軟件質(zhì)量的漸變性，可以清楚地描述指標(biāo)質(zhì)量的變化趨勢(shì)。

2.2 多層次模糊評(píng)價(jià)

對(duì)某一特性的質(zhì)量評(píng)價(jià)依賴于對(duì)其包含的子特性的質(zhì)量評(píng)價(jià)，而對(duì)子特性的質(zhì)量評(píng)價(jià)依賴于對(duì)其包含的指標(biāo)質(zhì)量評(píng)價(jià)，即對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)是一個(gè)多層次、多屬性決策問題，因此可以結(jié)合分層分析以及分配權(quán)重的方法解決。

假設(shè)某一子特性包含n個(gè)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)質(zhì)量均劃分為m個(gè)等級(jí)，用（ri1，ri2，...，rim）（i=1，2，...，n）作為第i個(gè)指標(biāo)質(zhì)量評(píng)價(jià)，則該子特性的質(zhì)量評(píng)價(jià)可以組成m行n列的矩陣R。對(duì)于不同功能和不同應(yīng)用背景的軟件，利用專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)各指標(biāo)分配權(quán)重，并將權(quán)重值歸一化處理后得到各指標(biāo)的權(quán)重分配ω=（ω1，ω2，...，ωn）。對(duì)該子特性的綜合評(píng)價(jià)由下式可得：

A = ω·R = （a1，a2，...，am）

例如，軟件測(cè)試執(zhí)行效率由UT用例執(zhí)行效率、IT用例執(zhí)行效率、ST用例執(zhí)行效率三項(xiàng)指標(biāo)綜合度量。指標(biāo)的質(zhì)量等級(jí)分為“優(yōu)”、“中”、“及格”、“差”，三項(xiàng)指標(biāo)的質(zhì)量

專家知識(shí)給出指標(biāo)權(quán)重分配ω=（0.2，0.4，0.4），則軟件測(cè)試執(zhí)行效率的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果是：

A = ω·R = （0.664，0.362，0.3048，0.2668）

即該軟件測(cè)試執(zhí)行效率為“優(yōu)”的隸屬度是0.664，為“中”的隸屬度是0.362，為“及格”的隸屬度是0.3048，為“差”的隸屬度是0.2668。

此外，這種分配權(quán)重的方法同樣適用于軟件的特性的質(zhì)量評(píng)價(jià)。

2.3 基于專家知識(shí)的自適應(yīng)修正模型

模糊評(píng)價(jià)法較為成功地解決了軟件質(zhì)量難以評(píng)價(jià)的問題，但是，基于專家經(jīng)驗(yàn)確定的隸屬函數(shù)的形狀以及指標(biāo)閾值帶有較大的主觀性，往往導(dǎo)致偏差，因此，根據(jù)文獻(xiàn)[2]，采用一種基于專家知識(shí)的自適應(yīng)神經(jīng)推理模型（ANFIS）對(duì)各子特性、指標(biāo)項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)以及指標(biāo)閾值進(jìn)行修正。ANFIS是一種修正模型，具有自學(xué)習(xí)特性，需要初始訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，即用通過模糊評(píng)價(jià)方法獲取的用于質(zhì)量評(píng)價(jià)模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)ANFIS進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練成功的ANFIS自動(dòng)進(jìn)行軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)。

3 結(jié)束語

本文提出的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法以ISO/IEC 9126標(biāo)準(zhǔn)為框架體系，結(jié)合軟件質(zhì)量的漸變性和模糊性的特點(diǎn)，利用模糊評(píng)價(jià)法完成了多層次、多屬性的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)；同時(shí)利用ANFIS修正系統(tǒng)調(diào)整隸屬函數(shù)的形狀以及指標(biāo)閾值，盡可能地減少了評(píng)價(jià)過程中的主觀因素，具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉渝妍.基于灰色定權(quán)聚類的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2008，30（05）：177-180.

[2]郭飛，侯朝楨，戴忠健，王小藝.基于專家知識(shí)的ANFIS軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)建模與仿真[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2006，28（02）：317-320.

[3]周津慧，王宗，楊宗奎，劉霞.基于模糊評(píng)價(jià)方法的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2004，26（07）：988-991.

作者單位

中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)信息與安全工程學(xué)院 湖北省武漢市 430070