Метрики качества программного обеспечения

Мы выпустили новую книгу «Контент-маркетинг в социальных сетях: Как засесть в голову подписчиков и влюбить их в свой бренд».

Создаем отчет. В метриках выбираем, «Достижение целей» – «Цель, на которую у вас настроена конверсия». Обычно это страница «Спасибо за покупку».

В итоге получим данные о том, сколько по каждой РК было покупок и сколько было потрачено на привлечение пользователей, их совершивших. Количество конверсий делим на стоимость кликов, получаем стоимость одного лида. Если у вас настроена , можно добавить столбец «Доход», чтобы оценить полученную прибыль.

Сегменты для ретаргетинга и корректировки ставок: новый уровень отношений с потенциальными покупателями

В этом разделе мы создадим и сохраним Яндекс.Метрики, определим корректировки, чтобы использовать их при настройке кампаний в Директе.

Не забывайте выставлять период времени так, чтобы выборка была репрезентативна. Нужно, чтобы данные строились на основе поведения большой группы посетителей.

Пол и возраст – корректировка

После создания этого отчета мы сможем увидеть, кто лучше покупает у нас на сайте, мужчины или женщины, и каков возраст таких покупателей. После этого ничто не помешает нам установить корректировку ставок на данный сегмент.

Выбираем: «Отчеты» – «Посетители» – «Пол» (1).

В итоге делаем корректировку на женщин. При этом полученные данные помогли нам увидеть, что представители сильного пола тоже проводят время на нашем сайте. С этой информацией нужно работать. Например, написать соответствующие объявления.

Время и часы – корректировка

У ваших посетителей может быть разная активность в течение дня или недели, поэтому в данном пункте мы выявим наиболее конверсионные дни и часы для вашего ресурса, после чего можно будет установить корректировки по времени в Директе.

«Отчеты» – «Посетители» – «Посещаемость по времени суток».

В группировках добавляем: Поведение: дата и время – «Фрагменты даты/времени» – «День недели визита»(2). Выбираем цель – сортируем по конверсии. Получаем отчет, в котором показано, в какой день и в каком часу она (конверсия) максимальна.

География

«Отчеты» – «Посетители» – «География».

Отчет поможет сайтам определить регионы, в которых продажи идут лучше, чем в других. Обычно для многих ниш львиную долю продаж приносят Москва или Петербург и их области. Поэтому основная масса рекламодателей разделяет свои РК на города федерального значения и остальную Россию.

Отчет по географии поможет вам найти курс для дальнейшего дробления кампаний в Директе или выявить региональные РК со слабой отдачей.

Сегмент «Забытая корзина»

Создаем: «Отчеты» – «Посетители» – «Время с первого визита».

В целях выберем макроцель – покупка, запись на консультацию в офисе и т. д. Сортируем по конверсии. Выбираем первые 2 строки для построения графика. В итоге получим информацию о том, сколько времени наши клиенты тратят на обдумывание решения о покупке. Кроме того, мы сможем использовать данные в интерфейсе Директа, чтобы не показывать рекламу тем, кто уже не нуждается в нашем предложении.

Из отчета видим, что в основном цель достигается в день визита, но и на протяжении месяца пользователи возвращаются и конвертируются.

Теперь сам сегмент. Создадим его для тех, кто оставил товар в корзине, но так и не купил.

Зайдем в уже знакомый отчет «Источники» – «Сводка», оставляем галочку только в графе «Переходы с рекламы», нажимаем + и в меню выбираем: «Поведение» – «Достижение целей» – «Цель: добавил в корзину» (цель javascript должна быть настроена на кнопки «Добавить в корзину»). Сохраняем и называем сегмент, теперь переходим в Директ.

Находим объявление, которое хотим показать этому сегменту, щелкаем в «Условия подбора аудитории», затем – в «Добавить условие».

Отчеты для анализа сайта: изучаем и улучшаем

Вебвизор

Его данные помогут нам выявить слабые места сайта, понять, какие трудности возникают у пользователей.

Рассмотрим сегменты Вебвизора для визитов, в которых была достигнута наша макроцель.

Сделаем выборку и посмотрим, как пользователи достигали ее. Возможно, мы поймем поведенческие паттерны наших покупателей, о которых мы и не догадывались. Вдруг перед отправкой заказа большинство из них просматривало альбом с фото или взаимодействовало с интерактивными элементами на сайте, а, может быть, долго останавливалось на отзывах? Такие данные помогут решить, как правильно расположить и оформить блоки на сайте.

Второй сегмент – пользователи, которые провели достаточно времени на нашем сайте, чтобы совершить покупку, но так и не совершили. Анализ подобных визитов даст понимание основных сложностей, с которыми сталкиваются посетители.

Карты скроллинга / кликов

Карта скроллинга поможет понять, на каком экране посетители проводят больше времени. Возможно, какая-то нужная информация, которая поможет принять решение о покупке, находится в «холодной зоне» и ее нужно перенести в другое место. Например, клиент рекламируется только по запросам с указанием станции метро, а карта с адресом и схемой проезда расположена внизу страницы.

Результат – большой процент отказов, потому что клиентам, приходящим по таким запросам, важно местоположение офиса организации.

В этой статье я хочу рассмотреть одни из самых важных QA метрик на мой взгляд. Это будут такие показатели, коэффициенты и индикаторы, которые позволят охватить общую картину происходящего на проекте с точки зрения качества и определить шаги по его улучшению. Метрики будут касаться 5 разных областей: требования, качество ПО, эффективность команды тестирования, качество работы QA и обратная связь. Важно измерять и отслеживать показатели одновременно в различных срезах процесса разработки ПО, чтобы обнаруживать общие, корневые проблемы, уметь настраивать и оптимизировать весь процесс

Группа 1 - Требования к разрабатываемому ПО

Эта группа метрик позволит оценить, насколько мы проработали требования (user story) к ПО, определить уязвимые места и наиболее сложные, потенциально проблемные фичи ПО, понять, где требуется особый контроль:

1. Тестовое покрытие требования

Иными словами, это количество тестов на 1 требование.

Назначение метрики: выявить слабые места в тестовом покрытии, подсветить риски.

• Конечно, данная метрика будет работать, только если требования хорошо декомпозированы и более или менее равнозначные. Разумеется это не всегда возможно, но если получается сделать требования достаточно атомарными, то данная метрика покажет отклонение покрытия каждого требования от среднего уровня. Чем больше значение отличается от 1, тем меньше\больше тестов написано для одного требования, чем обычно.
• Важнее всего обратить внимание на требования, для которых коэффициент будет равен или близок к 0. Для них нужно рассмотреть возможность добавления тестов.
• Если требования не атомарные, то данная метрика позволит убедиться только в том, что для каждого требования есть хотя бы 1 тест. Для этого коэффициент всегда должен быть больше 0.

2. Степень взаимосвязанности требований

Метрика вычисляется как среднее количество связей каждого требования с остальными требованиями.

Назначение метрики: дать основание для оценки сроков тестирования и учета возможных рисков. Зная степень взаимного влияния требований друг на друга можно, например, запланировать дополнительное время и кейсы для сквозного тестирования, проработать регрессионные проверки, посмотреть в сторону интеграции и т.п.

• Значение этой метрики будет находиться от 0 до 1. 1 означает, что каждое требование связано с каждым, а 0 – что взаимосвязей нет.
• Тут сложно вводить какие-то ограничения для значений данного коэффициента, многое зависит от специфики функционала, архитектуры, технологий. Однако, по своему опыту могу сказать, что хорошо, когда степень связанности не превышает 0,2-0,3. В противном случае доработка в рамках одного из требований будет вести к цепочке изменений, а значит и возможных ошибок, в значительной части продукта.

3. Коэффициент стабильности требований

Назначение метрики: показать, как много уже реализованных требований приходиться переделывать от релиза к релизу при разработке новых фич.

• Разумеется, полностью изолированного функционала не существует, но количество новых требований должно преобладать над изменяемыми а коэффициент желательно должен быть меньше 0,5. В этом случае мы внедряем новых фич в 2 раза больше, чем переделываем существующих.
• Если коэффициент выше 0,5, особенно если больше 1, то это скорее всего значит, что ранее мы сделали то, что оказалось ненужным. Команда фокусируется не на создании новых ценностей для бизнеса, а на переделывании ранее выпущенных фич.
• Также метрика дает представление о том, насколько легко масштабируется функционал системы, добавляются новые возможности.

Группа 2 - Качество разрабатываемого продукта

Как следует из названия, эта группа метрик демонстрирует качество ПО, а также и качество самой разработки.

1. Плотность дефектов

Вычисляется доля дефектов, приходящаяся на отдельный модуль в течение итерации или релиза.

Назначение метрики: подсветить, какая часть ПО является наиболее проблемной. Эта информация поможет при оценке и планировании работ с данным модулем а также при анализе рисков.

• Причины большого количества дефектов к каком-то одном конкретном модуле (коэффициент больше 0,3) могут быть различны: некачественные требования, квалификация разработчика, техническая сложность и т.д. В любом случае данная метрика сразу обратит наше внимание на проблемную зону.

2. Коэффициент регрессии

Назначение метрики: показать, на что уходят усилия команды: занимаемся ли мы больше созданием и отладкой новых фич или основную часть времени вынуждены латать уже существующие части ПО

• Чем ближе коэффициент к 0, тем меньше было внесено ошибок в существующий функционал при реализации новых требований. Если значение больше 0,5, то мы больше половины времени тратим на восстановление работавших ранее функций ПО

3. Коэффициент повторно открытых дефектов

Назначение метрики: дать оценку качеству разработки и исправления дефектов, а также сложности продукта или отдельного модуля

• Эту метрику можно рассчитывать для всего ПО, отдельного модуля или функциональности. Чем полученное значение ближе к 0, тем меньше при разработке повторяются старые ошибки.
• Если коэффициент получился больше 0,2-0,3, это может говорить либо о технической сложности модуля и высокой связанности требований в нем, либо о корявой архитектуре, либо о том, что предыдущий фикс был сделан некачественно.

4. Средняя стоимость исправления дефекта

Отношение суммы затрат понесенных командой при работе со всеми дефектами (например, в рамках релиза) к общему числу дефектов.

Назначение метрики: показать как дорого нам обходиться обнаружение и исправление каждого дефекта. Это даст возможность посчитать выгоду от сокращения числа допускаемых ошибок, оценить целесообразность соответствующих техник.

• Каких-либо правильных значений тут конечно нет, все будет определяться спецификой конкретной ситуации

5. Количество дефектов в коде конкретного разработчика

Назначение метрики: подсветить возможные сложности в команде разработки, кому из специалистов не хватает опыта, знаний или времени, нужна помощь.

• Если, например, 50% всех дефектов приходиться на 1 разработчика, а всего в команде их 5, то тут явно есть проблема. Из этого не следует, что данный программист плохо работает, но сигнализирует обязательно разобраться в причинах подобной ситуации.
• Метрика помимо прочего может быть индикатором особенно сложного для разработки и поддержки модуля\функционала\системы.

Группа 3 – Возможности и эффективность команды QA

Основная задача данной группы метрик заключается в том, чтобы выразить в цифрах, на что способна команда тестирования. Эти показатели можно рассчитывать и сравнивать на регулярной основе, анализировать тенденции, наблюдать по ним, как на работу команды влияют те или иные изменения.

1. Скорость работы (velocity) команды QA

Рассчитывается как отношение реализованных story points (или требований, или user stories) за несколько, например, 4-5 итераций (Sprint) к количеству выбранных итераций.

Назначение метрики: численно выразить возможности, скорость работы команды для дальнейшего планирования объема работ и анализа трендов развития

• Метрика позволяет следить за скоростью работы QA, наблюдать за тем, какие внутренние процессы или внешние воздействия на команду могут на эту скорость повлиять.

2. Среднее время жизни дефекта

Общее время, в течение которого были открытыми дефекты, найденные в рамках итерации или релиза к сумме дефектов.

Назначение метрики: показать, сколько в среднем времени уходит на работу с одним дефектом: на его регистрацию, исправление и воспроизведение. Данный показатель позволит оценить время, необходимое на тестирование, выделить области ПО с которыми возникают наибольшие сложности.

• Обычно время жизни дефекта, это все время от его создания (статус Created) до закрытия (Closed) за вычетом всех возможных Postponed и Hold. Любой баг-трекер позволяет рассчитать и выгрузить данную информацию для отдельного спринта или релиза.
• Также среднее время жизни дефекта можно рассчитывать для различных модулей и функций ПО, или, что самое интересное, отдельно для каждого из тестировщиков и разработчиков из команды. Так есть шанс выявить особенно сложные модули или слабое звено в команде ПО.

Группа 4 - Качество работы команды тестирования

Задача этого набора метрик оценить насколько качественно тестировщики выполняют свои задачи, определить уровень компетенций и зрелости команды QA. Обладая таким набором показателей можно сравнивать команду с ней же самой в разные моменты времени или с другими, внешними группами тестирования.

1. Эффективность тестов и тестовых наборов

Назначение метрики: показать как много ошибок в среднем позволяют обнаружить наши кейсы. Эта метрика отражает качество тест дизайна и помогает следить за тенденцией его изменения.

• Лучше всего рассчитывать данную метрику для всех наборов тестов: для отдельных групп функциональных проверок, регрессионного набора, Smoke тестирования и т.д.
• Данный показатель «убойности» тестов позволяет мониторить эффективность каждого из наборов, как она меняется с течением времени и дополнять их «свежими» тестами.

2. Коэффициент ошибок, пропущенных на продуктив

Кол-во ошибок обнаруженных после выпуска релиза \ общее кол-во ошибок в ПО обнаруженных в процессе тестирования и после выпуска

Назначение метрики: продемонстрировать качество тестирования и эффективность обнаружения ошибок - какая доля дефектов была отфильтрована, а какая прошла на продуктив.

• Допустимый процент ошибок, которые были пропущены на продуктив, конечно же будет зависеть от многих факторов. Однако, если коэффициент получился >0,1 – это плохо. Это значит, что каждый десятый дефект не был обнаружен во время тестирования и привел к проблемам в ПО, уже переданном пользователям.

3. Реальное время работы команды QA

Отношение времени потраченного командой непосредственно на QA активности к общему кололичеству часов.

Назначение метрики: во-первых, увеличить точность планирования, а во-вторых, отслеживать и управлять эффективностью работы той или иной команды.

• Целевые активности, это анализ, дизайн, оценки, тестирование, рабочие встречи и многое другое. Возможные побочные вещи - это простой из-за блокеров, проблемы в коммуникациях, недоступность ресурсов и т.п.
• Естественно, данный коэффициент никогда не будет равен 1. Практика показывает, что для эффективных команд он может составлять 0,5-0,6.

4. Точность оценки времени по областям\видам\типам работ

Назначение метрики: позволяет использовать поправочный коэффициент для последующих оценок.

• Степень точности оценки можно определить для всей команды или отдельных тестировщиков, для всей системы или отдельных модулей ПО.

5. Доля неподтвержденных (отклоненных) дефектов

Назначение метрики: показать сколько дефектов были заведены «вхолостую».

• Если доля дефектов, которые были отклонены превышает 20%, то в команде может наблюдаться рассинхронизация в понимании, что является дефектом, а что нет

Группа 5 - Обратная связь и удовлетворенность пользователей

И в заключение, группа метрик, показывающая, как продукт был принят конечными пользователями, насколько он соответствовал их ожиданиям. Но важна не только обратная связь о ПО: еще одна важная задача этой группы метрик - показать, удовлетворены ли пользователи процессом взаимодействия с командой ИТ в целом и QA в частности.

1. Удовлетворенность пользователей ИТ сервисом

Регулярный опрос удовлетворенности пользователей сервисом ИТ с выставлением баллов.

Назначение метрики: показать, доверяют ли пользователи команде ИТ, понимают ли, как и почему организована ее работа, насколько эта работа оправдывает ожидания.

• Метрика может служить индикатором того, что необходимо сфокусироваться на оптимизации процесса или сделать его понятнее и прозрачнее для пользователей.
• Расчет показателя удовлетворенности можно проводить на основе результатов опроса по итогам релиза. Собираем все оценки и считаем средний балл. Далее можно повторно рассчитать такой балл, после того как будут сделаны изменения в процессе.

2. Удовлетворенность пользователей продуктом

Регулярный опрос пользователей о том, насколько они удовлетворены продуктом.

Назначение метрики: определить, насколько разрабатываемый продукт соответствует ожиданиям пользователей, в том ли направлении мы движемся, правильно ли определяем важность фич и выбираем варианты решений.

• Для расчета этой метрики также проводим опрос пользователей и вычисляем средний балл. Рассчитывая такой показатель на регулярной основе (например, после каждого релиза) можно следить за трендом удовлетворенности пользователей.

3. Вовлеченность стейкхолдеров

Количество инициатив и предложений по улучшению процесса и продукта, поступивших в течение итерации (релиза) со стороны стейкхолдеров

Назначение метрики: определить степень участия внешних стейкхолдеров в работе над продуктом. Имея на руках такую метрику можно сориентироваться, где требуется получить обратную связь, чтобы однажды не столкнуться с презрением и ненавистью проблемами и непониманием.

Что можно отслеживать с помощью Метрики

Привлечение посетителей

Отчеты по Директу в Метрике наглядно показывают, по каким кампаниям, объявлениям, фразам и поисковым запросам приходят на ваш сайт посетители, из каких регионов и с каких рекламных площадок. Используйте эту информацию, чтобы оптимизировать ваши кампании.

Например, вы можете улучшить фразы: добавить ключевые фразы из релевантных поисковых запросов и минус-слова из нерелевантных запросов - это поможет привлечь более заинтересованных посетителей и повысить CTR.

Аудитория сайта

В Метрике вы можете получить подробные характеристики вашей аудитории. Пол, возраст и интересы посетителей вычисляются путем анализа их поведения в интернете с помощью технологии Крипта. Ориентируясь на эти данные, рекламу можно делать более релевантной и за счет этого повышать ее эффективность.

Достижение целей и конверсии

Важно не просто привести на свой сайт посетителей, а понять, становятся ли они реальными клиентами. Для этого в Метрике нужно настроить цели - то есть определить ключевые действия, которые должны выполнить посетители сайта.

Например, вашим покупателем может стать посетитель, который:

• нажал кнопку «В корзину» ;
• прошел путь от корзины до страницы «Спасибо за покупку» при оформлении заказа;
• посетил не менее двух страниц сайта;
• зашел на страницу с контактной информацией;
• зарегистрировался на сайте или подписался на рассылку.

Наличие настроенных целей позволит понять, по каким фразам и объявлениям на сайт приходят пользователи, достигающие цели. Вы сможете не только анализировать прирост целевых визитов, но и оптимизировать их при помощи одной из автоматических стратегий: Средняя цена конверсии или Недельный бюджет. Максимум конверсий .

Выручка

Владельцы интернет-магазинов могут получать в Метрике детализированную информацию о заказах, совершенных на сайте магазина. Вы сможете узнать, сколько денег принес каждый заказ и из каких каналов поступают наиболее прибыльные заказы.

Прямо в интерфейсе Метрики вы можете быстро оценить ваши затраты на рекламу в Директе. Например, вы можете посмотреть общие затраты на рекламу, узнать среднюю стоимость конверсий по всем своим рекламным кампаниям, оценить среднюю или суммарную стоимость кликов для определенных типов устройств, регионов, поисковых запросов или площадок.

Целевые звонки

Клиенты делают заказы не только на сайте, но и по телефону. Услуга «Целевой звонок» позволяет сравнить эффективность различных каналов продвижения. Вы получаете специальные телефонные номера, которые можно привязать к разным источникам, с уровнем детализации вплоть до отдельных рекламных кампаний. Номер на сайте и в виртуальной визитке автоматически подменяется в зависимости от источника - таким образом можно отследить, откуда о вас узнал каждый позвонивший.

Как начать собирать статистику

Установите код счетчика на все страницы вашего сайта как можно ближе к началу страницы - от этого зависит полнота собираемых данных. Корректность установки счетчика вы можете проверить в консоли браузера .

Если вы создаете много кампаний с одинаковым набором счетчиков, вы можете указать счетчики на странице настроек пользователя в поле Счетчик Метрики для новых кампаний .

Пока вы не указали номера счетчиков, передавать данные между Директом и Метрикой вам поможет автоматическая разметка ссылок. Убедитесь, что в параметрах кампании включена опция Размечать ссылки для Метрики , а ваш сайт корректно открывает ссылки с метками.

Как работает разметка ссылок

Внимание. Если в параметрах кампании не заполнено поле Счетчики Метрики , и при этом выключена опция Размечать ссылки для Метрики , то данные о кликах по объявлениям не будут попадать в Метрику, а данные из Метрики не будут попадать в статистику Директа.

Вопросы и ответы

Как быстро обновляются данные в отчетах Метрики?

Действия посетителя на сайте отражаются в большинстве отчетов Метрики уже через несколько минут. Данные для специальных отчетов по Директу проходят дополнительную проверку, поэтому они попадают в Метрику с задержкой до нескольких часов.

Как быстро в Директ попадают данные о достижении целей?

Данные о достижении конкретной цели попадают в Директ в течение суток.

Почему отличаются данные в статистике Директа и в Метрике?

5). Сопровождаемость

Сопровождаемость – множество свойств, которые показывают на усилия, которые надо затратить на проведение модификаций, включающих корректировку, усовершенствование и адаптацию ПО при изменении среды, требований или функциональных спецификаций.

Cопровождаемость включает подхарактеристики:

– анализируемость – атрибут, определяющий необходимые усилия для диагностики в отказов или идентификации частей, которые будут модифицироваться;

– изменяемость – атрибут, определяющий усилия, которые затрачиваются на модификацию, удаление ошибок или внесение изменений для устранения ошибок или введения новых возможностей в ПО или в среду функционирования;

– стабильность – атрибут, указывающие на риск модификации;

– тестируемость – атрибут, показывающий на усилия при проведении валидации, верификации с целью обнаружения ошибок и несоответствий требованиям, а также на необходимость проведения модификации ПО и сертификации;

– согласованность – атрибут, который показывает соответствие данного атрибута с определенными в стандартах, соглашениях, правилах и предписаниях.

6). Переносимость – множество показателей, указывающих на способность ПО приспосабливаться к работе в новых условиях среды выполнения. Среда может быть организационной, аппаратной и программной. Поэтому перенос ПО в новую среду выполнения может быть связан с совокупностью действий, направленных на обеспечение его функционирования в среде, отличной от той среды, в которой оно создавалось с учетом новых программных, организационных и технических возможностей.

Переносимость включает подхарактеристики:

– адаптивность – атрибут, определяющий усилия, затрачиваемые на адаптацию к различным средам;

– настраиваемость (простота инсталлирования) – атрибут, который определяет на необходимые усилия для запуска или инсталляции данного ПО в специальной среде;

– сосуществование – атрибут, который определяет возможность использования специального ПО в среде действующей системы;

– заменяемость – атрибут, который обеспечивают возможность интероперабельности при совместной работе с другими программами с необходимой инсталляцией или адаптацией ПО;

– согласованность – атрибут, который показывают на соответствие стандартам или соглашениями по обеспечению переноса ПО.

9.1.1. Метрики качества программного обеспечения

В настоящее время в программной инженерии еще не сформировалась окончательно система метрик. Действуют разные подходы и методы определения их набора и методов измерения .

Система измерения ПО включает метрики и модели измерений, которые используются для количественной оценки его качества.

При определении требований к ПО задаются соответствующие им внешние характеристики и их подхарактеристики (атрибуты), определяющие разные стороны функционирования и управления продуктом в заданной среде. Для набора характеристик качества ПО, заданных в требованиях, определяются соответствующие метрики, модели их оценки и диапазон значений мер для измерения отдельных атрибутов качества.

Согласно стандарта метрики определяются по модели измерения атрибутов ПО на всех этапах ЖЦ (промежуточная, внутренняя метрика) и особенно на этапе тестирования или функционирования (внешние метрики) продукта.

Остановимся на классификации метрик ПО, правилах для проведения метрического анализа и процесса их измерения.

Типы метрик . Существует три типа метрик:

– метрики программного продукта, которые используются при измерении его характеристик – свойств;

– метрики процесса, которые используются при измерении свойства процесса, используемого для создания продукта.

– метрики использования.

Метрики программного продукта включают:

– внешние метрики, обозначающие свойства продукта, видимые пользователю;

– внутренние метрики, обозначающие свойства, видимые только команде разработчиков.

Внешние метрики продукта включают такие метрики:

– надежности продукта, которые служат для определения числа дефектов;

– функциональности, с помощью которых устанавливается наличие и правильность реализации функций в продукте;

– сопровождения, с помощью которых измеряются ресурсы продукта (скорость, память, среда);

– применимости продукта, которые способствуют определению степени доступности для изучения и использования;

– стоимости, которыми определяется стоимость созданного продукта.

Внутренние метрики продукта включают метрики:

– размера, необходимые для измерения продукта с помощью его внутренних характеристик;

– сложности, необходимые для определения сложности продукта;

– стиля, которые служат для определения подходов и технологий создания отдельных компонент продукта и его документов.

Внутренние метрики позволяют определить производительность продукта и они являются релевантными по отношению к внешним метрикам.

Внешние и внутренние метрики задаются на этапе формирования требований к ПО и являются предметом планирования способов достижения качества конечного программного продукта.

Метрики продукта часто описываются комплексом моделей для установки различных свойств и значений модели качества или для прогнозирования. Измерения проводятся, как правило, после калибровки метрик на ранних этапах проекта. Общей мерой является степень трассируемости, которая определяется числом трасс, прослеживаемых с помощью моделей сценариев (например, UML) и которыми могут быть количество:

– требований;

– сценариев и действующих лиц;

– объектов, включенных в сценарий, и локализация требований к каждому сценарию;

– параметров и операций объекта и др.

Стандарт ISO/IEC 9126–2 определяет следующие типы мер:

– мера размера ПО в разных единицах измерения (число функций, строк в программе, размер дисковой памяти и др.);

– мера времени (функционирования системы, выполнения компонента и др.);

– мера усилий (производительность труда, трудоемкость и др.);

– меры учета (количество ошибок, число отказов, ответов системы и др.).

Специальной мерой может выступать уровень использования повторных компонентов и измеряется как отношение размера продукта, изготовленного из готовых компонентов, к размеру системы в целом. Данная мера используется при определении стоимости и качества ПО. Примерами метрик являются:

– общее число объектов и число повторно используемых;

– общее число операций, повторно используемых и новых операций;

– число классов, наследующих специфические операции;

– число классов, от которых зависит данный класс;

– число пользователей класса или операций и др.

При оценки общего количества некоторых величин часто используются средне статистические метрики (например, среднее число операций в классе, среднее число наследников класса или операций класса и др.).

Как правило, меры в значительной степени являются субъективными и зависят от знаний экспертов, производящих количественные оценки атрибутов компонентов программного продукта.

Примером широко используемых внешних метрик программ являются метрики Холстеда – это характеристики программ, выявляемые на основе статической структуры программы на конкретном языке программирования: число вхождений наиболее часто встречающихся операндов и операторов; длина описания программы как сумма числа вхождений всех операндов и операторов и др.

На основе этих атрибутов можно вычислить время программирования, уровень программы (структурированность и качество) и языка программирования (абстракция средств языка и ориентации на данную проблему) и др.

Метрики процессов включают метрики:

– стоимости, определяющие затраты на создание продукта или на архитектуру проекта с учетом оригинальности, поддержки, документации разработки;

– оценки стоимости работ специалистов за человека–дни либо месяцы;

– ненадежности процесса – число не обнаруженных дефектов при проектировании;

– повторяемости, которые устанавливают степень использования повторных компонентов.

В качестве метрик процесса могут быть время разработки, число ошибок, найденных на этапе тестирования и др. Практически используются следующие метрики процесса:

– общее время разработки и отдельно время для каждой стадии;

– время модификации моделей;

– время выполнения работ на процессе;

– число найденных ошибок при инспектировании;

– стоимость проверки качества;

– стоимость процесса разработки.

Метрики использования служат для измерения степени удовлетворения потребностей пользователя при решении его задач. Они помогают оценить не свойства самой программы, а результаты ее эксплуатации – эксплуатационное качество. Примером может служить точность и полнота реализации задач пользователя, а также ресурсы (трудозатраты, производительность и др.), потраченные на эффективное решение задач пользователя. Оценка требований пользователя проводится в основном с помощью внешних метрик.

9.1.2. Стандартный метод оценки значений показателей качества

Оценка качества ПО согласно четырех уровневой модели качества начинается с нижнего уровня иерархии, т.е. с самого элементарного свойства оцениваемого атрибута показателя качества согласно установленных мер. На этапе проектирования устанавливают значения оценочных элементов для каждого атрибута показателя анализируемого ПО, включенного в требования.

По определению стандарта ISO/IES 9126–2 метрика качества ПО представляет собой “модель измерения атрибута, связываемого с показателем его качества”. Для пользования метриками при измерения показателей качества данный стандарт позволяет определять следующие типы мер:

– меры размера в разных единицах измерения (количество функций, размер программы, объем ресурсов и др.);

– меры времени – периоды реального, процессорного или календарного времени (время функционирования системы, время выполнения компонента, время использования и др.);

– меры усилий – продуктивное время, затраченное на реализацию проекта (производительность труда отдельных участников проекта, коллективная трудоемкость и др.);

– меры интервалов между событиями, например, время между последовательными отказами;

– счетные меры – счетчики для определения количества обнаруженных ошибок, структурной сложности программы, числа несовместимых элементов, числа изменений (например, число обнаруженных отказов и др.).

Метрики качества используются при оценки степени тестируемости после проведения испытаний ПО на множестве тестов (безотказная работа, выполнимость функций, удобство применения интерфейсов пользователей, БД и т.п.).

Наработка на отказ, как атрибут надежности определяет среднее время между появлением угроз, нарушающих безопасность, и обеспечивает трудно измеримую оценку ущерба, которая наносится соответствующими угрозами.

Очень часто оценка программы проводится по числу строк. При сопоставлении двух программ, реализующих одну прикладную задачу предпочтение отдается короткой программе, так как её создает более квалифицированный персонал и в ней меньше скрытых ошибок и легче модифицировать. По стоимости она дороже, хотя времени на отладку и модификацию уходит больше. Т.е. длину программы можно использовать в качестве вспомогательного свойства при сравнении программ с учетом одинаковой квалификации разработчиков, единого стиля разработки и общей среды.

Если в требованиях к ПО было указано получить несколько показателей, то просчитанный после сбора данных при выполнении показатель умножается на соответствующий весовой коэффициент, а затем суммируются все показатели для получения комплексной оценки уровня качества ПО.

На основе измерения количественных характеристик и проведения экспертизы качественных показателей с применением весовых коэффициентов, нивелирующих разные показатели, вычисляется итоговая оценка качества продукта путем суммирования результатов по отдельным показателям и сравнения их с эталонными показателями ПО (стоимость, время, ресурсы и др.).

Т.е. при проведении оценки отдельного показателя с помощью оценочных элементов просчитывается весомый коэффициент k – метрика, j – показатель, i – атрибут. Например, в качестве j – показателя возьмем переносимость. Этот показатель будет вычисляться по пяти атрибутам (i = 1, ..., 5 ), причем каждый из них будет умножаться на соответствующий коэффициент k i .

Все метрики j – атрибута суммируются и образуют i – показатель качества. Когда все атрибуты оценены по каждому из показателей качества, производится суммарная оценка отдельного показателя, а потом и интегральная оценка качества с учетом весовых коэффициентов всех показателей ПО.

В конечном итоге результат оценки качества является критерием эффективности и целесообразности применения методов проектирования, инструментальных средств и методик оценивания результатов создания программного продукта на стадиях ЖЦ.

Для изложения оценки значений показателей качества используется стандарт в котором представлены следующие методы: измерительный, регистрационный, расчетный и экспертный (а также комбинации этих методов).

Измерительный метод базируется на использовании измерительных и специальных программных средств для получения информации о характеристиках ПО, например, определение объема, числа строк кода, операторов, количества ветвей в программе, число точек входа (выхода), реактивность и др.

Регистрационный метод используется при подсчете времени, числа сбоев или отказов, начала и конца работы ПО в процессе его выполнения.

Расчетный метод базируется на статистических данных, собранных при проведении испытаний, эксплуатации и сопровождении ПО. Расчетными методами оцениваются показатели надежности, точности, устойчивости, реактивности и др.

Экспертный метод осуществляется группой экспертов – специалистов, компетентных в решении данной задачи или типа ПО. Их оценка базируются на опыте и интуиции, а не на непосредственных результатах расчетов или экспериментов. Этот метод проводится путем просмотра программ, кодов, сопроводительных документов и способствует качественной оценки созданного продукта. Для этого устанавливаются контролируемые признаки, коррелируемые с одним или несколькими показателями качества и включаемые в опросные карты экспертов. Метод применяется при оценке таких показателей как, анализируемость, документируемость, структурированность ПО и др.

Для оценки значений показателей качества в зависимости от особенностей используемых ими свойств, назначения, способов их определения используются шкалы:

– метрическая (1.1 – абсолютная, 1.2 – относительная, 1.3 – интегральная);

– порядковая (ранговая), позволяющая ранжировать характеристики путем сравнения с опорными;

– классификационная, характеризующая только наличие или отсутствие рассматриваемого свойства у оцениваемого программного обеспечения.

Показатели, вычисляемые с помощью метрических шкал, называются количественными, а с помощью порядковых и классификационных – качественными.

Атрибуты программной системы, характеризующие ее качество, измеряются с использованием метрик качества. Метрика определяет меру атрибута, т.е. переменную, которой присваивается значение в результате измерения. Для правильного использования результатов измерений каждая мера идентифицируется шкалой измерений.

– номинальная шкала отражает категории свойств оцениваемого объекта без их упорядочения;

– порядковая шкала служит для упорядочивания характеристики по возрастанию или убыванию путем сравнения их с базовыми значениями;

– интервальная шкала задает существенные свойства объекта (например, календарная дата);

– относительная шкала задает некоторое значение относительно выбранной единицы;

– абсолютная шкала указывает на фактическое значение величины (например, число ошибок в программе равно 10).

9.1.3. Управление качеством ПС

Под управлением качества понимается совокупность организационной структуры и ответственных лиц, а также процедур, процессов и ресурсов для планирования и управления достижением качества ПС. Управление качеством – SQM (Software Quality Management) базируется на применении стандартных положений по гарантии качества – SQA(Software Quality Assurance) .

Цель процесса SQA состоит в гарантировании того, что продукты и процессы согласуются с требованиями, соответствуют планам и включает следующие виды деятельности:

– внедрение стандартов и соответствующих процедур разработки ПС на этапах ЖЦ;

– оценка соблюдения положений этих стандартов и процедур.

Гарантия качества состоит в следующем:

– проверка непротиворечивости и выполнимости планов;

– согласование промежуточных рабочих продуктов с плановыми показателями;

– проверка изготовленных продуктов заданным требованиям;

– анализ применяемых процессов на соответствие договору и планам;

– среда и методы разработки согласуются с заказом на разработку;

– проверка принятых метрик продуктов, процессов и приемов их измерения в соответствии с утвержденным стандартом и процедурами измерения.

Цель процесса управления SQM состоит в том, чтобы провести мониторинг (систематический контроль) качества для гарантии, что продукт будет удовлетворять потребителю и предполагает выполнение следующих видов деятельности:

– определение количественных свойств качества, основанных на выявленных и предусмотренных потребностях пользователей;

– управление реализацией поставленных целей для достижения качества.

SQM основывается на гарантии того, что:

– цели достижения требуемого качества установлены для всех рабочих продуктов в контрольных точках продукта;

– определена стратегия достижения качества, метрики, критерии, приемы, требования к процессу измерения и др.;

– определены и выполняются действия, связанные с предоставлением продуктам свойств качества;

– проводится контроль качества (SQA, верификация и валидация) и целей, если они не достигнуты, то проводится регулирование процессов;

– выполняются процессы измерения и оценивании конечного продукта на достижение требуемого качества.

Основные стандартные положения по созданию качественного продукта и оценки уровня достигнутого выделяют два процесса обеспечения качества на этапах ЖЦ ПС:

– гарантия (подтверждение) качества ПС, как результат определенной деятельности на каждом этапе ЖЦ с проверкой соответствия системы стандартам и процедурам, ориентированным на достижении качества;

– инженерия качества, как процесс предоставления продуктам ПО свойств функциональности, надежности, сопровождения и других характеристик качества.

Процессы достижения качества предназначены для:

а) управления, разработки и обеспечения гарантий в соответствии с указанными стандартами и процедурами;

б) управления конфигурацией (идентификация, учет состояния и действий по аутентификации), риском и проектом в соответствии со стандартами и процедурами;

в) контроль базовой версии ПС и реализованных в ней характеристик качества.

Выполнение указанных процессов включает такие действия:

– оценка стандартов и процедур, которые выполняются при разработке программ;

– ревизия управления, разработки и обеспечение гарантии качества ПО, а также проектной документации (отчеты, графики разработки, сообщения и др.);

– контроль проведения формальных инспекций и просмотров;

– анализ и контроль проведения приемочного тестирования (испытания) ПС.

Для организации, которая занимается разработкой ПС в том числе из компонентов, инженерия качества ПС должна поддерживаться системой качества, управлением качеством (планирование, учет и контроль).

Инженерия качества включает набор методов и мероприятий, с помощью которых программные продукты проверяются на выполнение требований к качеству и снабжаются характеристиками, предусмотренными в требованиях на ПО.

Система качества (Quality systems – QS) - это набор организационных структур, методик, мероприятий, процессов и ресурсов для осуществления управления качеством. Для обеспечения требуемого уровня качества ПО применяются два подхода. Один из них ориентирован на конечный программный продукт, а второй - на процесс создания продукта.

При подходе, ориентированном на продукт, оценка качества проводится после испытания ПС. Этот подход базируется на предположении, что чем больше обнаружено и устранено ошибок в продукте при испытаниях, тем выше его качество.

При втором подходе предусматриваются и принимаются меры по предотвращению, оперативному выявлению и устранению ошибок, начиная с начальных этапов ЖЦ в соответствии с планом и процедурами обеспечения качества разрабатываемой ПС. Этот подход представлен в серии стандартов ISO 9000 и 9000-1,2,3. Цель стандарта 9000–3 состоит в выдаче рекомендаций организациям-разработчикам создать систему качества по схеме, приведенной на рис.9.3.

Совместная

Система контроль Руководитель работа Ответственный

Качества от исполнителя от заказчика

Общая политика

Ответственность

и полномочия

Средства контроля

План достижения

качества ПС

Рис.9.3. Требования стандарта к организации системы качества

Важное место в инженерии качества отводится процессу измерения характеристик процессов ЖЦ, его ресурсов и создаваемых на них рабочих продуктов. Этот процесс реализуются группой качества, верификации и тестирования. В функции этой группы входит: планирование, оперативное управление и обеспечение качества.

Планирование качества представляет собою деятельность, направленную на определение целей и требований к качеству. Оно охватывает идентификацию, установление целей, требований к качеству, классификацию и оценку качества. Составляется календарный план–график для проведения анализа состояния разработки и последовательного измерения спланированных показателей и критериев на этапах ЖЦ.

Оперативное управление включает методы и виды деятельности оперативного характера для текущего управления процессом проектирования, устранения причин неудовлетворительного функционирования ПС.

Обеспечение качества заключается в выполнении и проверки того, что объект разработки выполняет указанные требования к качеству. Цели обеспечения качества могут быть внутренние и внешние. Внутренние цели - создание уверенности у руководителя проекта, что качество обеспечивается. Внешние цели - это создание уверенности у пользователя, что требуемое качество достигнуто и результатом является качественное программное обеспечение.

Как показывает опыт, ряд фирм, выпускающие программную продукцию, имеют системы качества, что обеспечивает им производить конкурентоспособную продукцию. Система качества включает мониторинг спроса выпускаемого нового вида продукции, контроль всех звеньев производства ПС, включая подбор и поставку готовых компонентов системы.

При отсутствии соответствующих служб качества разработчики ПО должны применять собственные нормативные и методические документы, регламентирующим процесс управления качеством ПО для всех категорий разработчиков и пользователей программной продукции.

9.2. Модели оценки надежности

Из всех областей программной инженерии надежность ПС является самой исследованной областью. Ей предшествовала разработка теории надежности технических средств, оказавшая влияние на развитие надежности ПС. Вопросами надежности ПС занимались разработчики ПС, пытаясь разными системными средствами обеспечить надежность, удовлетворяющую заказчика, а также теоретики, которые, изучая природу функционирования ПС, создали математические модели надежности, учитывающие разные аспекты работы ПС (возникновение ошибок, сбоев, отказов и др.) и оценить реальную надежность. В результате надежность ПС сформировалась как самостоятельная теоретическая и прикладная наука .

Надежность сложных ПС существенным образом отличается от надежности аппаратуры. Носители данных (файлы, сервер и т.п.) обладают высокой надежностью, записи на них могут храниться длительное время без разрушения, поскольку разрушению и старению они не подвергаются.

С точки зрения прикладной науки надежность – это способность ПС сохранять свои свойства (безотказность, устойчивость и др.) преобразовывать исходные данные в результаты в течение определенного промежутка времени при определенных условиях эксплуатации. Снижение надежности ПС происходит из–за ошибок в требованиях, проектировании и выполнении. Отказы и ошибки зависят от способа производства продукта и появляются в программах при их исполнении на некотором промежутке времени.

Для многих систем (программ и данных) надежность является главной целевой функцией реализации. К некоторым типам систем (реального времени, радарные системы, системы безопасности, медицинское оборудование со встроенными программами и др.) предъявляются высокие требования к надежности, такие как недопустимость ошибок, достоверность, безопасность, защищенность и др.

ПрограммноеДокумент

Т.д. Цветная паутина, предлагаемая в учебниках , сложна для восприятия и понимания... его использования. М.М. Петрухин ГОУ ВПО « ... средства . На сегодняшний день в программной инженерии можно выделить два основных подхода к разработке программного обеспечения ...

Кроме SLOC к количественным характеристикам относят также:

• количество пустых строк,
• количество комментариев,
• процент комментариев (отношение числа строк, содержащих комментарии к общему количеству строк, выраженное в процентах),
• среднее число строк для функций (классов, файлов),
• среднее число строк, содержащих исходный код для функций (классов, файлов),
• среднее число строк для модулей.

Также к группе метрик, основанных на подсчете некоторых единиц в коде программы, относят метрики Холстеда . Данные метрики основаны на следующих показателях:

N1 - число уникальных операторов программы, включая символы-

Разделители, имена процедур и знаки операций (словарь операторов),

N2 - число уникальных операндов программы (словарь операндов),

N1 - общее число операторов в программе,

N2 - общее число операндов в программе,

N1" - теоретическое число уникальных операторов,

N2" - теоретическое число уникальных операндов.

Учитывая введенные обозначения, можно определить:

N=n1+n2 - словарь программы,

N=N1+N2 - длина программы,

N"=n1"+n2" - теоретический словарь программы,

N"= n1*log 2 (n1) + n2*log 2 (n2) - теоретическая длина программы (для стилистически корректных программ отклонение N от N" не превышает 10%)

V=N*log 2 n - объем программы,

V"=N"*log 2 n" - теоретический объем программы, где n* - теоретический словарь программы.

L=V"/V - уровень качества программирования, для идеальной программы L=1

L"= (2 n2)/ (n1*N2) - уровень качества программирования, основанный лишь на параметрах реальной программы без учета теоретических параметров,

E C =V/(L")2 - сложность понимания программы,

D=1/ L" - трудоемкость кодирования программы,

Y" = V/ D2 - уровень языка выражения

I=V/D - информационное содержание программы, данная характеристика позволяет определить умственные затраты на создание программы

E=N" * log 2 (n/L) - оценка необходимых интеллектуальных усилий при разработке программы, характеризующая число требуемых элементарных решений при написании программы

При применении метрик Холстеда частично компенсируются недостатки, связанные с возможностью записи одной и той же функциональности разным количеством строк и операторов.

Еще одним типом метрик ПО, относящихся к количественным, являются метрики Джилба. Они показывают сложность программного обеспечения на основе насыщенности программы условными операторами или операторами цикла. Данная метрика, не смотря на свою простоту, довольно хорошо отражает сложность написания и понимания программы, а при добавлении такого показателя, как максимальный уровень вложенности условных и циклических операторов, эффективность данной метрики значительно возрастает.

2. Метрики сложности потока управления программы

Перед тем как непосредственно описывать сами метрики, для лучшего понимания будет описан управляющий граф программы и способ его построения.

Пусть представлена некоторая программа. Для данной программы строится ориентированный граф, содержащий лишь один вход и один выход, при этом вершины графа соотносят с теми участками кода программы, в которых имеются лишь последовательные вычисления, и отсутствуют операторы ветвления и цикла, а дуги соотносят с переходами от блока к блоку и ветвями выполнения программы. Условие при построении данного графа: каждая вершина достижима из начальной, и конечная вершина достижима из любой другой вершины .

Самой распространенной оценкой, основанной на анализе получившегося графа, является цикломатическая сложность программы (цикломатическое число Мак-Кейба) . Она определяется как V(G)=e - n + 2p, где e - количество дуг, n - количество вершин, p - число компонент связности. Число компонентов связности графа можно рассматривать как количество дуг, которые необходимо добавить для преобразования графа в сильно связный. Сильно связным называется граф, любые две вершины которого взаимно достижимы. Для графов корректных программ, т. е. графов, не имеющих недостижимых от точки входа участков и «висячих» точек входа и выхода, сильно связный граф, как правило, получается путем замыкания дугой вершины, обозначающей конец программы, на вершину, обозначающую точку входа в эту программу. По сути V(G) определяет число линейно независимых контуров в сильно связном графе. Так что в корректно написанных программах p=1, и поэтому формула для расчета цикломатической сложности приобретает вид:

V(G)=e - n + 2.

К сожалению, данная оценка не способна различать циклические и условные конструкции. Еще одним существенным недостатком подобного подхода является то, что программы, представленные одними и теми же графами, могут иметь совершенно разные по сложности предикаты (предикат - логическое выражение, содержащее хотя бы одну переменную).

Для исправления данного недостатка Г. Майерсом была разработана новая методика. В качестве оценки он предложил взять интервал (эта оценка еще называется интервальной) , где h для простых предикатов равно нулю, а для n-местных h=n-1. Данный метод позволяет различать разные по сложности предикаты, однако на практике он почти не применяется.

Еще одна модификация метода Мак-Кейба - метод Хансена. Мера сложности программы в данном случае представляется в виде пары (цикломатическая сложность, число операторов). Преимуществом данной меры является ее чувствительность к структурированности ПО.

Топологическая мера Чена выражает сложность программы через число пересечений границ между областями, образуемыми графом программы. Этот подход применим только к структурированным программам, допускающим лишь последовательное соединение управляющих конструкций. Для неструктурированных программ мера Чена существенно зависит от условных и безусловных переходов. В этом случае можно указать верхнюю и нижнюю границы меры. Верхняя - есть m+1, где m - число логических операторов при их взаимной вложенности. Нижняя - равна 2. Когда управляющий граф программы имеет только одну компоненту связности, мера Чена совпадает с цикломатической мерой Мак-Кейба.

Продолжая тему анализа управляющего графа программы, можно выделить еще одну подгруппу метрик - метрики Харрисона, Мейджела.

Данные меры учитывает уровень вложенности и протяженность программы.

Каждой вершине присваивается своя сложность в соответствии с оператором, который она изображает. Эта начальная сложность вершины может вычисляться любым способом, включая использование мер Холстеда. Выделим для каждой предикатной вершины подграф, порожденный вершинами, которые являются концами исходящих из нее дуг, а также вершинами, достижимыми из каждой такой вершины (нижняя граница подграфа), и вершинами, лежащими на путях из предикатной вершины в какую-нибудь нижнюю границу. Этот подграф называется сферой влияния предикатной вершины.

Приведенной сложностью предикатной вершины называется сумма начальных или приведенных сложностей вершин, входящих в ее сферу влияния, плюс первичная сложность самой предикатной вершины.

Функциональная мера (SCOPE) программы - это сумма приведенных сложностей всех вершин управляющего графа.

Функциональным отношением (SCORT) называется отношение числа вершин в управляющем графе к его функциональной сложности, причем из числа вершин исключаются терминальные.

SCORT может принимать разные значения для графов с одинаковым цикломатическим числом.

Метрика Пивоварского - очередная модификация меры цикломатической сложности. Она позволяет отслеживать различия не только между последовательными и вложенными управляющими конструкциями, но и между структурированными и неструктурированными программами. Она выражается отношением N(G) = v *(G) + СУММАPi, где v *(G) - модифицированная цикломатическая сложность, вычисленная так же, как и V(G), но с одним отличием: оператор CASE с n выходами рассматривается как один логический оператор, а не как n - 1 операторов.

Рi - глубина вложенности i-й предикатной вершины. Для подсчета глубины вложенности предикатных вершин используется число «сфер влияния». Под глубиной вложенности понимается число всех «сфер влияния» предикатов, которые либо полностью содержатся в сфере рассматриваемой вершины, либо пересекаются с ней. Глубина вложенности увеличивается за счет вложенности не самих предикатов, а «сфер влияния». Мера Пивоварского возрастает при переходе от последовательных программ к вложенным и далее к неструктурированным, что является ее огромным преимуществом перед многими другими мерами данной группы.

Мера Вудворда - количество пересечений дуг управляющего графа. Так как в хорошо структурированной программе таких ситуаций возникать не должно, то данная метрика применяется в основном в слабо структурированных языках (Ассемблер, Фортран). Точка пересечения возникает при выходе управления за пределы двух вершин, являющихся последовательными операторами.

Метод граничных значений так же основан на анализе управляющего графа программы. Для определения данного метода необходимо ввести несколько дополнительных понятий.

Пусть G - управляющий граф программы с единственной начальной и единственной конечной вершинами.

В этом графе число входящих вершин у дуг называется отрицательной степенью вершины, а число исходящих из вершины дуг - положительной степенью вершины. Тогда набор вершин графа можно разбить на две группы: вершины, у которых положительная степень <=1; вершины, у которых положительная степень >=2.

Вершины первой группы назовем принимающими вершинами, а вершины второй группы - вершинами отбора.

Каждая принимающая вершина имеет приведенную сложность, равную 1, кроме конечной вершины, приведенная сложность которой равна 0. Приведенные сложности всех вершин графа G суммируются, образуя абсолютную граничную сложность программы. После этого определяется относительная граничная сложность программы:

Где S0 - относительная граничная сложность программы, Sa - абсолютная граничная сложность программы, v - общее число вершин графа программы.

Существует метрика Шнейдевинда, выражающаяся через число возможных путей в управляющем графе.

3. Метрики сложности потока управления данными

Метрика Чепина: суть метода состоит в оценке информационной прочности отдельно взятого программного модуля с помощью анализа характера использования переменных из списка ввода-вывода.

Все множество переменных, составляющих список ввода-вывода, разбивается на 4 функциональные группы:

1. P - вводимые переменные для расчетов и для обеспечения вывода,

2. M - модифицируемые, или создаваемые внутри программы переменные,

3. C - переменные, участвующие в управлении работой программного модуля (управляющие переменные),

Поскольку каждая переменная может выполнять одновременно несколько функций, необходимо учитывать ее в каждой соответствующей функциональной группе.

Метрика Чепина:

Q = a1*P + a2*M + a3*C + a4*T,

Где a1, a2, a3, a4 - весовые коэффициенты.

Q = P + 2M + 3C + 0.5T

Метрика спена основывается на локализации обращений к данным внутри каждой программной секции. Спен - это число утверждений, содержащих данный идентификатор, между его первым и последним появлением в тексте программы. Следовательно, идентификатор, появившийся n раз, имеет спен, равный n-1. При большом спене усложняется тестирование и отладка.

Еще одна метрика, учитывающая сложность потока данных - это метрика, связывающая сложность программ с обращениями к глобальным переменным.

Пара «модуль-глобальная переменная» обозначается как (p,r), где p - модуль, имеющий доступ к глобальной переменной r. В зависимости от наличия в программе реального обращения к переменной r формируются два типа пар «модуль - глобальная переменная»: фактические и возможные. Возможное обращение к r с помощью p показывает, что область существования r включает в себя p.

Данная характеристика обозначается Aup и говорит о том, сколько раз модули Up действительно получали доступ к глобальным переменным, а число Pup - сколько раз они могли бы получить доступ.

Отношение числа фактических обращений к возможным определяется

Эта формула показывает приближенную вероятность ссылки произвольного модуля на произвольную глобальную переменную. Очевидно, что чем выше эта вероятность, тем выше вероятность «несанкционированного» изменения какой-либо переменной, что может существенно осложнить работы, связанные с модификацией программы.

На основе концепции информационных потоков создана мера Кафура. Для использования данной меры вводятся понятия локального и глобального потока: локальный поток информации из A в B существует, если:

1. Модуль А вызывает модуль В (прямой локальный поток)

2. Модуль В вызывает модуль А и А возвращает В значение, которое используется в В (непрямой локальный поток)

3. Модуль С вызывает модули А, В и передаёт результат выполнения модуля А в В.

Далее следует дать понятие глобального потока информации: глобальный поток информации из А в В через глобальную структуру данных D существует, если модуль А помещает информацию в D, а модуль В использует информацию из D.

На основе этих понятий вводится величина I - информационная сложность процедуры:
I = length * (fan_in * fan_out)2
Здесь:

Length - сложность текста процедуры (меряется через какую-нибудь из метрик объёма, типа метрик Холстеда, Маккейба, LOC и т.п.)

Fan_in - число локальных потоков входящих внутрь процедуры плюс число структур данных, из которых процедура берёт информацию

Fan_out - число локальных потоков исходящих из процедуры плюс число структур данных, которые обновляются процедурой

Можно определить информационную сложность модуля как сумму информационных сложностей входящих в него процедур.

Следующий шаг - рассмотреть информационную сложность модуля относительно некоторой структуры данных. Информационная мера сложности модуля относительно структуры данных:

J = W * R + W * RW + RW *R + RW * (RW - 1)

W - число процедур, которые только обновляют структуру данных;

R - только читают информацию из структуры данных;

RW - и читают, и обновляют информацию в структуре данных.

Еще одна мера данной группы - мера Овиедо. Суть ее состоит в том, что программа разбивается на линейные непересекающиеся участки - лучи операторов, которые образуют управляющий граф программы.

Автор метрики исходит из следующих предположений: программист может найти отношение между определяющими и использующими вхождениями переменной внутри луча более легко, чем между лучами; число различных определяющих вхождений в каждом луче более важно, чем общее число использующих вхождений переменных в каждом луче.

Обозначим через R(i) множество определяющих вхождений переменных, которые расположены в радиусе действия луча i (определяющее вхождение переменной находится в радиусе действия луча, если переменная либо локальна в нём и имеет определяющее вхождение, либо для неё есть определяющее вхождение в некотором предшествующем луче, и нет локального определения по пути). Обозначим через V(i) множество переменных, использующие вхождения которых уже есть в луче i. Тогда мера сложности i-го луча задаётся как:

DF(i)=СУММА(DEF(v j)), j=i...||V(i)||

Где DEF(v j) - число определяющих вхождений переменной v j из множества R(i), а ||V(i)|| - мощность множества V(i).

4. Метрики сложности потока управления и данных программы

Первой из таких метрик является тестирующая М-Мера . Тестирующей мерой М называется мера сложности, удовлетворяющая следующим условиям:

Мера возрастает с глубиной вложенности и учитывает протяженность программы. К тестирующей мере близко примыкает мера на основе регулярных вложений. Идея этой меры сложности программ состоит в подсчете суммарного числа символов (операндов, операторов, скобок) в регулярном выражении с минимально необходимым числом скобок, описывающим управляющий граф программы. Все меры этой группы чувствительны к вложенности управляющих конструкций и к протяженности программы. Однако возрастает уровень трудоемкости вычислений.

Также мерой качества программного обеспечения служит связанность модулей программы . Если модули сильно связанны, то программа становится трудномодифицируемой и тяжелой в понимании. Данная мера не выражается численно. Виды связанности модулей:

Связанность по данным - если модули взаимодействуют через передачу параметров и при этом каждый параметр является элементарным информационным объектом. Это наиболее предпочтительный тип связанности (сцепления).

Связанность по структуре данных - если один модуль посылает другому составной информационный объект (структуру) для обмена данными.

Связанность по управлению - если один посылает другому информационный объект - флаг, предназначенный для управления его внутренней логикой.

Модули связаны по общей области в том случае, если они ссылаются на одну и туже область глобальных данных. Связанность (сцепление) по общей области является нежелательным, так как, во-первых, ошибка в модуле, использующем глобальную область, может неожиданно проявиться в любом другом модуле; во-вторых, такие программы трудны для понимания, так как программисту трудно определить какие именно данные используются конкретным модулем.

Связанность по содержимому - если один из модулей ссылается внутрь другого. Это недопустимый тип сцепления, так как полностью противоречит принципу модульности, т.е. представления модуля в виде черного ящика.

Внешняя связанность - два модуля используют внешние данные, например коммуникационный протокол.

Связанность при помощи сообщений - наиболее свободный вид связанности, модули напрямую не связаны друг с другом, о сообщаются через сообщения, не имеющие параметров.

Отсутствие связанности - модули не взаимодействуют между собой.

Подклассовая связанность - отношение между классом-родителем и классом-потомком, причем потомок связан с родителем, а родитель с потомком - нет.

Связанность по времени - два действия сгруппированы в одном модуле лишь потому, что ввиду обстоятельств они происходят в одно время.

Еще одна мера, касающаяся стабильности модуля - мера Колофелло , она может быть определена как количество изменений, которые требуется произвести в модулях, отличных от модуля, стабильность которого проверяется, при этом эти изменения должны касаться проверяемого модуля.

Следующая метрика из данного класса - Метрика Мак-Клура. Выделяются три этапа вычисления данной метрики:

1. Для каждой управляющей переменной i вычисляется значениt её сложностной функции C(i) по формуле: C(i) = (D(i) * J(i))/n.

Где D(i) - величина, измеряющая сферу действия переменной i. J(i) - мера сложности взаимодействия модулей через переменную i, n - число отдельных модулей в схеме разбиения.

2. Для всех модулей, входящих в сферу разбиения, определяется значение их сложностных функций M(P) по формуле M(P) = fp * X(P) + gp * Y(P)
где fp и gp - соответственно, число модулей, непосредственно предшествующих и непосредственно следующих за модулем P, X(P) - сложность обращения к модулю P,

Y(P) - сложность управления вызовом из модуля P других модулей.

3. Общая сложность MP иерархической схемы разбиения программы на модули задаётся формулой:

MP = СУММА(M(P)) по всем возможным значениям P - модулям программы.

Данная метрика ориентирована на программы, хорошо структурированные, составленные из иерархических модулей, задающих функциональную спецификацию и структуру управления. Также подразумевается, что в каждом модуле одна точка входа и одна точка выхода, модуль выполняет ровно одну функцию, а вызов модулей осуществляется в соответствии с иерархической системой управления, которая задаёт отношение вызова на множестве модулей программы.

Также существует метрика, основанная на информационной концепции - мера Берлингера . Мера сложности вычисляется как M=СУММАf i *log 2 p i , где f i - частота появления i-го символа, p i - вероятность его появления.

Недостатком данной метрики является то, что программа, содержащая много уникальных символов, но в малом количестве, будет иметь такую же сложность как программа, содержащая малое количество уникальных символов, но в большом количестве.

5. Объектно-ориентированные метрики

Прежде чем начать рассмотрение метрик Мартина необходимо ввести понятие категории классов . В реальности класс может достаточно редко быть повторно использован изолированно от других классов. Практически каждый класс имеет группу классов, с которыми он работает в кооперации, и от которых он не может быть легко отделен. Для повторного использования таких классов необходимо повторно использовать всю группу классов. Такая группа классов сильно связна и называется категорией классов. Для существования категории классов существуют следующие условия:

Классы в пределах категории класса закрыты от любых попыток изменения все вместе. Это означает, что, если один класс должен измениться, все классы в этой категории с большой вероятностью изменятся. Если любой из классов открыт для некоторой разновидности изменений, они все открыты для такой разновидности изменений.

Классы в категории повторно используются только вместе. Они настолько взаимозависимы и не могут быть отделены друг от друга. Таким образом, если делается любая попытка повторного использования одного класса в категории, все другие классы должны повторно использоваться с ним.

Ответственность, независимость и стабильность категории могут быть измерены путем подсчета зависимостей, которые взаимодействуют с этой категорией. Могут быть определены три метрики:

1. Ca: Центростремительное сцепление. Количество классов вне этой категории, которые зависят от классов внутри этой категории.

2. Ce: Центробежное сцепление. Количество классов внутри этой категории, которые зависят от классов вне этой категории.

3. I: Нестабильность: I = Ce / (Ca+Ce). Эта метрика имеет диапазон значений .

I = 0 указывает максимально стабильную категорию.

I = 1 указывает максимально не стабильную категорию.

Можно определять метрику, которая измеряет абстрактность (если категория абстрактна, то она достаточно гибкая и может быть легко расширена) категории следующим образом:

A: Абстрактность: A = nA / nAll.

NA - количество_абстрактных_классов_в_категории.

NAll - oбщее_количество_классов_в_категории.

Значения этой метрики меняются в диапазоне .

Теперь на основе приведенных метрик Мартина можно построить график, на котором отражена зависимость между абстрактностью и нестабильностью. Если на нем построить прямую, задаваемую формулой I+A=1, то на этой прямой будут лежать категории, имеющие наилучшую сбалансированность между абстрактностью и нестабильностью. Эта прямая называется главной последовательностью.

Расстояние до главной последовательности: D=|(A+I-1)/sqrt(2)|

Нормализированной расстояние до главной последовательности: Dn=|A+I-2|

Практически для любых категорий верно то, что чем ближе они находятся к главной последовательности, тем лучше.

Следующая подгруппа метрик - метрики Чидамбера и Кемерера . Эти метрики основаны на анализе методов класса, дерева наследования и т.д.

WMC (Weighted methods per class), суммарная сложность всех методов класса: WMC=СУММАc i , i=1...n, где c i - сложность i-го метода, вычисленная по какой либо из метрик (Холстеда и т.д. в зависимости от интересующего критерия), если у всех методов сложность одинаковая, то WMC=n.

DIT (Depth of Inheritance tree) - глубина дерева наследования (наибольший путь по иерархии классов к данному классу от класса-предка), чем больше, тем лучше, так как при большей глубине увеличивается абстракция данных, уменьшается насыщенность класса методами, однако при достаточно большой глубине сильно возрастает сложность понимания и написания программы.

NOC (Number of children) - количество потомков (непосредственных), чем больше, тем выше абстракция данных.

CBO (Coupling between object classes) - сцепление между классами, показывает количество классов, с которыми связан исходный класс. Для данной метрики справедливы все утверждения, введенные ранее для связанности модулей, то есть при высоком CBO уменьшается абстракция данных и затрудняется повторное использование класса.

RFC (Response for a class) - RFC=|RS|, где RS - ответное множество класса, то есть множество методов, которые могут быть потенциально вызваны методом класса в ответ на данные, полученные объектом класса. То есть RS=(({M}({R i }), i=1...n, где M - все возможные методы класса, R i - все возможные методы, которые могут быть вызваны i-м классом. Тогда RFC будет являться мощностью данного множества. Чем больше RFC, тем сложнее тестирование и отладка.

LCOM (Lack of cohesion in Methods) - недостаток сцепления методов. Для определения этого параметра рассмотрим класс C с n методами M1, M2,… ,Mn, тогда {I1},{I2},...,{In} - множества переменных, используемых в данных методах. Теперь определим P - множество пар методов, не имеющих общих переменных; Q - множество пар методов, имеющих общие переменные. Тогда LCOM=|P|-|Q|. Недостаток сцепления может быть сигналом того, что класс можно разбить на несколько других классов или подклассов, так что для повышения инкапсуляции данных и уменьшения сложности классов и методов лучше повышать сцепление.

6. Метрики надежности

7. Гибридные метрики

H_M = (M + R1 * M(M1) +… + Rn * M(Mn)/(1 + R1 +… + Rn)

Где M - базовая метрика, Mi - другие интересные меры, Ri - корректно подобранные коэффициенты, M(Mi) - функции.

Функции M(Mi) и коэффициенты Ri вычисляются с помощью регрессионного анализа или анализа задачи для конкретной программы.

Метрика Зольновского, Симмонса, Тейера также представляет собой взвешенную сумму различных индикаторов. Существуют два варианта данной метрики:

(структура, взаимодействие, объем, данные) СУММА(a, b, c, d).

(сложность интерфейса, вычислительная сложность, сложность ввода/вывода, читабельность) СУММА(x, y, z, p).

Используемые метрики в каждом варианте выбираются в зависимости от конкретной задачи, коэффициенты - в зависимости от значения метрики для принятия решения в данном случае.

Заключение