程序編碼88課件

程序編碼結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計程序設(shè)計風(fēng)格程序復(fù)雜性度量做為軟件工程過程的一個階段，程序編碼是設(shè)計的繼續(xù)。程序設(shè)計語言的特性和程序設(shè)計風(fēng)格會深刻地影響軟件的質(zhì)量和可維護性。為了保證程序編碼的質(zhì)量，程序員必須深刻地理解、熟練地掌握并正確地運用程序設(shè)計語言的特性。此外，還要求源程序具有良好的結(jié)構(gòu)性和良好的程序設(shè)計風(fēng)格。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計主要包括兩方面：(1)在編寫程序時，強調(diào)使用幾種基本控制結(jié)構(gòu)，通過組合嵌套，形成程序的控制結(jié)構(gòu)。盡可能避免使用GOTO語句。(2)在程序設(shè)計過程中，盡量采用自頂向下和逐步細(xì)化的原則，由粗到細(xì)，一步步展開。

語言中沒有的控制結(jié)構(gòu)，可用一段等價的程序段模擬，但要求該程序段在整個系統(tǒng)中應(yīng)前后一致。嚴(yán)格控制GOTO語句，僅在下列情形才可使用：

①用一個非結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言去實現(xiàn)一個結(jié)構(gòu)化的構(gòu)造。

②若不使用GOTO語句就會使程序功能模糊。

③在某種可以改善而不是損害程序可讀性的情況下。

例1打印A,B,C三數(shù)中最小者的程序

程序1

if(A<

B)

goto120；

if(

B<

C)goto110；100write(C)；

goto140；110write(B)；

goto140；120if(A

<

C)goto130；

goto100；130write(A)；140end

例2用二分法求方程f(x)＝0在區(qū)間[a..b]中的根的程序

假設(shè)在閉區(qū)間[a..b]上函數(shù)f(x)有唯一的一個零點f0=f(a)；f1=f(b)； //程序1if(f0*f1<=0){

x0=a；x1=b；

for(i=1；i<=n；i++){

xm=(x0＋x1)/2；fm=f(xm)；

if(abs(fm)<eps||abs(x1－x0)<eps)

goto

finish；

if(f0*fm>0)

{x0=xm；f0=fm；}

else

x1=xm；

}

finish：printf(“\nTherootofthisequationis%d\n”，xm)；}單入口，兩出口正常出口是循環(huán)達到n

次，非正常出口是循環(huán)中途控制轉(zhuǎn)出到標(biāo)號finish

所在位置可讀性好f0=f(a)；f1=f(b)；//程序3

if(f0*f1<=0){

x0=a；x1=b；i=1；finished=0；

while(i<=n&&finished==0){

xm=(x0＋x1)／2；fm=f(xm)；

if(abs(fm)＜eps||abs(x1－x0)＜eps)

finished=1；if(finished==0)

if(f0*fm＞0)

{

x0=xm；f0=fm；}

else

x1=xm；

}}引入布爾變量finished，改for型循環(huán)為while型，將單入口多出口結(jié)構(gòu)改為單入口單出口結(jié)構(gòu)。

自頂向下，逐步求精在詳細(xì)設(shè)計和編碼階段，應(yīng)當(dāng)采取自頂向下，逐步求精的方法。把一個模塊的功能逐步分解，細(xì)化為一系列具體的步驟，進而翻譯成一系列用某種程序設(shè)計語言寫成的程序。main

(){//程序框架

建立2到100的數(shù)組A[]，其中A[i]＝i；

-----------------------------------1

建立2到10的素數(shù)表B[]，其中存放2到10以內(nèi)的素數(shù)；-----------2

若A[i]＝i是B[]中任一數(shù)的倍數(shù)，則剔除A[i]；---------------------3

輸出A[]中所有沒有被剔除的數(shù)；

-----------------------------------4}

main(){

/*建立2到100的數(shù)組A[]，其中A[i]＝i*/

for(i=2；i<=100；i++)A[i]=i；

/*建立2到10的素數(shù)表B[]，其中存放2到10以內(nèi)的素數(shù)*/

B[1]=2；B[2]=3；B[3]=5；B[4]=7；

/*若A[i]＝i是B[]中任一數(shù)的倍數(shù)，則剔除A[i]*/

for(j=1；j<=4；j++)檢查A[]所有的數(shù)能否被B[j]整除并將能被整除的數(shù)從A[]中剔除；-----3.1

/*輸出A[]中所有沒有被剔除的數(shù)*/

for(i=2；i<=100；i++)

若A[i]沒有被剔除，則輸出之

---4.1}對框架中的局部再做細(xì)化，得到整個程序。

for(i=2；i<=100；i++）

if(A[i]／B[j]*B[j]==A[i])

A[i]=0；

/*輸出A[]中所有沒有被剔除的數(shù)*/

for(i=2；i<=100；i++）

/*若A[i]沒有被剔除，則輸出之*/

if(A[i]!=0）

printf(

“A[%d]＝%d\n”，i，A[i])；

}自頂向下，逐步求精方法的優(yōu)點符合人們解決復(fù)雜問題的普遍規(guī)律?？商岣哕浖_發(fā)的成功率和生產(chǎn)率用先全局后局部，先整體后細(xì)節(jié)，先抽象后具體的逐步求精的過程開發(fā)出來的程序具有清晰的層次結(jié)構(gòu)，程序容易閱讀和理解程序自頂向下，逐步細(xì)化，分解成一個樹形結(jié)構(gòu)。在同一層的節(jié)點上的細(xì)化工作相互獨立。有利于編碼、測試和集成程序清晰和模塊化，使得在修改和重新設(shè)計一個軟件時，可復(fù)用的代碼量最大每一步工作僅在上層節(jié)點的基礎(chǔ)上做不多的設(shè)計擴展，便于檢查有利于設(shè)計的分工和組織工作。

源程序文檔化

標(biāo)識符的命名

安排注釋

程序的視覺組織符號名的命名符號名即標(biāo)識符，包括模塊名、變量名、常量名、標(biāo)號名、子程序名、、數(shù)據(jù)區(qū)名以及緩沖區(qū)名等。這些名字應(yīng)能反映它所代表的實際東西，應(yīng)有一定實際意義。例如，表示次數(shù)的量用Times，表示總量的用Total，表示平均值的用Average，表示和的量用Sum等。

序言性注釋通常置于每個程序模塊的開頭部分，它應(yīng)當(dāng)給出程序的整體說明，對于理解程序本身具有引導(dǎo)作用。有些軟件開發(fā)部門對序言性注釋做了明確而嚴(yán)格的規(guī)定，要求程序編制者逐項列出。有關(guān)項目包括：

程序標(biāo)題；有關(guān)本模塊功能和目的的說明；

主要算法；

接口說明：包括調(diào)用形式，參數(shù)描述，子程序清單；

有關(guān)數(shù)據(jù)描述：重要的變量及其用途，約束或限制條件，以及其它有關(guān)信息；

模塊位置：在哪一個源文件中，或隸屬于哪一個軟件包；

開發(fā)簡歷：模塊設(shè)計者，復(fù)審者，復(fù)審日期，修改日期及有關(guān)說明等。功能性注釋功能性注釋嵌在源程序體中，用以描述其后的語句或程序段是在做什么工作，或是執(zhí)行了下面的語句會怎么樣。而不要解釋下面怎么做。例如，

/*ADDAMOUNTTOTOTAL*/

TOTAL=AMOUNT＋TOTAL

不好。

如果注明把月銷售額計入年度總額，便使讀者理解了下面語句的意圖：

/*ADDMONTHLY-SALESTOANNUAL-TOTAL*/

TOTAL=AMOUNT＋TOTAL要點描述一段程序，而不是每一個語句；用縮進和空行，使程序與注釋容易區(qū)別；注釋要正確。視覺組織

空格、空行和移行恰當(dāng)?shù)乩每崭?，可以突出運算的優(yōu)先性，避免發(fā)生運算的錯誤。例如，將表達式

(A＜－17)ANDNOT(B＜＝49)ORC

寫成

(A＜－17)ANDNOT(B＜＝49)ORC自然的程序段之間可用空行隔開；移行也叫做向右縮格。它是指程序中的各行不必都在左端對齊，都從第一格起排列。這樣做使程序完全分不清層次關(guān)系。對于選擇語句和循環(huán)語句，把其中的程序段語句向右做階梯式移行。使程序的邏輯結(jié)構(gòu)更加清晰。例如，兩重選擇結(jié)構(gòu)嵌套，寫成下面的移行形式，層次就清楚得多。

IF（…）THEN

IF（…）THEN

……

ELSE

……

ENDIF

……

ELSE

……

ENDIF數(shù)據(jù)說明在設(shè)計階段已經(jīng)確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組織及其復(fù)雜性。在編寫程序時，則需要注意數(shù)據(jù)說明的風(fēng)格。為了使程序中數(shù)據(jù)說明更易于理解和維護，必須注意以下幾點。1.數(shù)據(jù)說明的次序應(yīng)當(dāng)規(guī)范化2.說明語句中變量安排有序化3.使用注釋說明復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)說明的次序應(yīng)當(dāng)規(guī)范化數(shù)據(jù)說明次序規(guī)范化，使數(shù)據(jù)屬性容易查找，也有利于測試，排錯和維護。原則上，數(shù)據(jù)說明的次序與語法無關(guān)，其次序是任意的。但出于閱讀、理解和維護的需要，最好使其規(guī)范化，使說明的先后次序固定。

例如，在FORTRAN程序中數(shù)據(jù)說明次序 ①常量說明 ②簡單變量類型說明 ③數(shù)組說明 ④公用數(shù)據(jù)塊說明 ⑤所有的文件說明在類型說明中還可進一步要求。例如，可按如下順序排列： ①整型量說明 ②實型量說明 ③字符量說明 ④邏輯量說明說明語句中變量安排有序化當(dāng)多個變量名在一個說明語句中說明時，應(yīng)當(dāng)對這些變量按字母的順序排列。帶標(biāo)號的全程數(shù)據(jù)(如FORTRAN的公用塊)也應(yīng)當(dāng)按字母的順序排列。例如，把

integer

size,length,width,cost,price

寫成

integer

cost,length,price,size,width

使用注釋說明復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如果設(shè)計了一個復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)使用注釋來說明在程序?qū)崿F(xiàn)時這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的固有特點。例如,對PL/1的鏈表結(jié)構(gòu)和Pascal中用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，都應(yīng)當(dāng)在注釋中做必要的補充說明。語句結(jié)構(gòu)在設(shè)計階段確定了軟件的邏輯流結(jié)構(gòu)，但構(gòu)造單個語句則是編碼階段的任務(wù)。語句構(gòu)造力求簡單，直接，不能為了片面追求效率而使語句復(fù)雜化。1.在一行內(nèi)只寫一條語句在一行內(nèi)只寫一條語句，并且采取適當(dāng)?shù)囊菩懈袷?，使程序的邏輯和功能變得更加明確。許多程序設(shè)計語言允許在一行內(nèi)寫多個語句。但這種方式會使程序可讀性變差。因而不可取。

例如，有一段排序程序

FORI:=1TON－1DOBEGINT:=I；FORJ:=I＋1TONDOIFA[J]＜A[T]THENT:=J；IFT≠ITHENBEGINWORK:=A[T]；A[T]:=A[I]；A[I]:=WORK；ENDEND；由于一行中包括了多個語句，掩蓋了程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件結(jié)構(gòu)，使其可讀性變得很差。FORI:=1TON-1DO//改進布局

BEGIN

T:=I；

FORJ:=I＋1TONDO

IFA[J]＜A[T]THENT:=J；

IFT≠ITHEN

BEGIN

WORK:=A[T]；

A[T]:=A[I]；

A[I]:=WORK；

END

END；2.程序編寫首先應(yīng)當(dāng)考慮清晰性程序編寫首先應(yīng)當(dāng)考慮清晰性，不要刻意追求技巧性，使程序編寫得過于緊湊。例如，有一個用Pascal語句寫出的程序段：

A[I]:=A[I]＋A[T]；

A[T]:=A[I]－A[T]；

A[I]:=A[I]－A[T]；

此段程序可能不易看懂，有時還需用實際數(shù)據(jù)試驗一下。實際上，這段程序的功能就是交換A[I]和A[T]中的內(nèi)容。目的是為了節(jié)省一個工作單元。如果改一下：

WORK:=A[T]；

A[T]:=A[I]；

A[I]:=WORK；

就能讓讀者一目了然了。

3.程序要能直截了當(dāng)?shù)卣f明程序員的用意。程序編寫得要簡單，寫清楚，直截了當(dāng)?shù)卣f明程序員的用意。例如，

DO5I＝1,N

DO5J＝1,N

5V(I,J)＝(I／J)*(J／I)

除法運算（／）在除數(shù)和被除數(shù)都是整型量時，其結(jié)果只取整數(shù)部分，而得到整型量。當(dāng)I＜J時,I/J=0

當(dāng)J＜I時,J/I=0

得到的數(shù)組當(dāng)I≠J時

V(I,J)=(I／J)*(J／I)=0當(dāng)I＝J時

V(I,J)=(I／J)*(J／I)=1這樣得到的結(jié)果V是一個單位矩陣。寫成以下的形式，就能讓讀者直接了解程序編寫者的意圖。

DO5I＝1，N

DO5J＝1，N

IF(I.EQ.J)THEN

V(I,J)＝1.0

ELSE

V(I,J)＝0.0

ENDIF

5CONTINUE

4.除非對效率有特殊的要求,程序編寫要做到清晰第一，效率第二。不要為了追求效率而喪失了清晰性。事實上，程序效率的提高主要應(yīng)通過選擇高效的算法來實現(xiàn)。5.首先要保證程序正確,然后才要求提高速度。反過來說，在使程序高速運行時，首先要保證它是正確的。

6.避免使用臨時變量而使可讀性下降。例如，有的程序員為了追求效率，往往喜歡把表達式

A[I]＋1／A[I];寫成AI＝A[I];X＝AI＋1／AI;這樣將一句分成兩句寫，會產(chǎn)生意想不到的問題。7.讓編譯程序做簡單的優(yōu)化。8.盡可能使用庫函數(shù)9.避免不必要的轉(zhuǎn)移。同時如果能保持程序可讀性，則不必用GOTO語句。例如，有一個求三個數(shù)中最小值的程序：

IF(X＜Y)GOTO30

IF(Y＜Z)GOTO50

SMALL＝ZGOTO7030IF(X＜Z）GOTO60

SMALL＝Z

GOTO7050SMALL＝Y(jié)GOTO7060SMALL＝X70CONTINUE程序只需編寫成：SMALL＝X

IF(Y.LT.SMALL)SMALL＝Y(jié)

IF(Z.LT.SMALL)SMALL＝Z所以程序應(yīng)當(dāng)簡單，不必過于深奧，避免使用GOTO語句繞來繞去。10.盡量只采用三種基本的控制結(jié)構(gòu)來編寫程序。除順序結(jié)構(gòu)外，使用IF-THEN-ELSE來實現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)；使用DO-UNTIL或DO-WHILE來實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)。

11.避免使用空的ELSE語句和IF…THENIF…的語句。這種結(jié)構(gòu)容易使讀者產(chǎn)生誤解。例如，

IF(CHAR＞＝'A’)THEN

IF(CHAR＜＝'Z’)THEN

PRINT“Thisisaletter?！?/p>

ELSE

PRINT“Thisisnotaletter。”

可能產(chǎn)生二義性問題。

12.避免采用過于復(fù)雜的條件測試。13.盡量減少使用“否定”條件的條件語句。例如，如果在程序中出現(xiàn)

IFNOT((CHAR＜‘0’)OR(CHAR＞‘9’))THEN……

改成

IF(CHAR＞＝'0’)AND(CHAR＜＝'9’)THEN……

不要讓讀者繞彎子想。14.盡可能用通俗易懂的偽碼來描述程序的流程，然后再翻譯成必須使用的語言。15.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要有利于程序的簡化。16.要模塊化，使模塊功能盡可能單一化，模塊間的耦合能夠清晰可見。17.利用信息隱蔽，確保每一個模塊的獨立性。18.從數(shù)據(jù)出發(fā)去構(gòu)造程序。19.不要修補不好的程序，要重新編寫。也不要一味地追求代碼的復(fù)用，要重新組織。20.對太大的程序，要分塊編寫、測試，然后再集成。21.對遞歸定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)盡量使用遞歸過程。輸入和輸出輸入和輸出信息是與用戶的使用直接相關(guān)的。輸入和輸出的方式和格式應(yīng)當(dāng)盡可能方便用戶的使用。一定要避免因設(shè)計不當(dāng)給用戶帶來的麻煩。因此，在軟件需求分析階段和設(shè)計階段，就應(yīng)基本確定輸入和輸出的風(fēng)格。系統(tǒng)能否被用戶接受，有時就取決于輸入和輸出的風(fēng)格。

不論是批處理的輸入／輸出方式，還是交互式的輸入／輸出方式，在設(shè)計和程序編碼時都應(yīng)考慮下列原則：

1.對所有的輸入數(shù)據(jù)都要進行檢驗，識別錯誤的輸入，以保證每個數(shù)據(jù)的有效性；

2.

檢查輸入項的各種重要組合的合理性，必要時報告輸入狀態(tài)信息；

3.使得輸入的步驟和操作盡可能簡單，并保持簡單的輸入格式；

4.輸入數(shù)據(jù)時，應(yīng)允許使用自由格式輸入；

5.應(yīng)允許缺省值；

6.輸入一批數(shù)據(jù)時，最好使用輸入結(jié)束標(biāo)志，而不要由用戶指定輸入數(shù)據(jù)數(shù)目；

7.在交互式輸入輸入時，要在屏幕上使用提示符明確提示交互輸入的請求，指明可使用選擇項的種類和取值范圍。同時，在數(shù)據(jù)輸入的過程中和輸入結(jié)束時，也要在屏幕上給出狀態(tài)信息；

8.當(dāng)程序設(shè)計語言對輸入／輸出格式有嚴(yán)格要求時，應(yīng)保持輸入格式與輸入語句的要求的一致性；

9.給所有的輸出加注解，并設(shè)計輸出報表格式。

輸入／輸出風(fēng)格還受到許多其它因素的影響。如輸入／輸出設(shè)備（例如終端的類型，圖形設(shè)備，數(shù)字化轉(zhuǎn)換設(shè)備等）、用戶的熟練程度、以及通信環(huán)境等。

程序效率討論效率的準(zhǔn)則

程序的效率是指程序的執(zhí)行速度及程序所需占用的內(nèi)存的存儲空間。程序編碼是最后提高運行速度和節(jié)省存儲的機會，因此在此階段不能不考慮程序的效率。讓我們首先明確討論程序效率的幾條準(zhǔn)則效率是一個性能要求，應(yīng)當(dāng)在需求分析階段給出。軟件效率以需求為準(zhǔn)，不應(yīng)以人力所及為準(zhǔn)。好的設(shè)計可以提高效率。程序的效率與程序的簡單性相關(guān)。一般說來，任何對效率無重要改善，且對程序的簡單性、可讀性和正確性不利的程序設(shè)計方法都是不可取的。算法對效率的影響源程序的效率與詳細(xì)設(shè)計階段確定的算法的效率直接有關(guān)。在詳細(xì)設(shè)計翻譯轉(zhuǎn)換成源程序代碼后，算法效率反映為程序的執(zhí)行速度和存儲容量的要求。設(shè)計向程序轉(zhuǎn)換過程中的指導(dǎo)原則：

①在編程序前，盡可能化簡有關(guān)的算術(shù)表達式和邏輯表達式；

②仔細(xì)檢查算法中的嵌套的循環(huán)，盡可能將某些語句或表達式移到循環(huán)外面；

③盡量避免使用多維數(shù)組；

④盡量避免使用指針和復(fù)雜的表；

⑤采用“快速”的算術(shù)運算；

⑥不要混淆數(shù)據(jù)類型，避免在表達式中出現(xiàn)類型混雜；⑦盡量采用整數(shù)算術(shù)表達式和布爾表達式；⑧選用等效的高效率算法；許多編譯程序具有“優(yōu)化”功能，可以自動生成高效率的目標(biāo)代碼。影響存儲器效率的因素在大中型計算機系統(tǒng)中，存儲限制不再是主要問題。在這種環(huán)境下，對內(nèi)存采取基于操作系統(tǒng)的分頁功能的虛擬存儲管理。存儲效率與操作系統(tǒng)的分頁功能直接有關(guān)。采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，將程序功能合理分塊，使每個模塊或一組密切相關(guān)模塊的程序體積大小與每頁的容量相匹配，可減少頁面調(diào)度，減少內(nèi)外存交換，提高存儲效率。

在微型計算機系統(tǒng)中，存儲器的容量對軟件設(shè)計和編碼的制約很大。因此要選擇可生成較短目標(biāo)代碼且存儲壓縮性能優(yōu)良的編譯程序，有時需采用匯編程序。提高存儲器效率的關(guān)鍵是程序的簡單性。影響輸入／輸出的因素輸入／輸出可分為兩種類型：面向人(操作員)的輸入／輸出面向設(shè)備的輸入／輸出如果操作員能夠十分方便、簡單地錄入輸入數(shù)據(jù)，或者能夠十分直觀、一目了然地了解輸出信息，則可以說面向人的輸入／輸出是高效的。

關(guān)于面向設(shè)備的輸入/輸出，可以提出一些提高輸入/輸出效率的指導(dǎo)原則：

輸入/輸出的請求應(yīng)當(dāng)最小化；對于所有的輸入/輸出操作，安排適當(dāng)?shù)木彌_區(qū)，以減少頻繁的信息交換。對輔助存儲(例如磁盤)，選擇盡可能簡單的，可接受的存取方法；

對輔助存儲的輸入/輸出，應(yīng)當(dāng)成塊傳送；

對終端或打印機的輸入/輸出，應(yīng)考慮設(shè)備特性，盡可能改善輸入/輸出的質(zhì)量和速度；任何不易理解的，對改善輸入/輸出效果關(guān)系不大的措施都是不可取的；任何不易理解的所謂“超高效”的輸入/輸出是毫無價值的；

程序復(fù)雜性度量程序復(fù)雜性主要指模塊內(nèi)程序的復(fù)雜性。它直接關(guān)聯(lián)到軟件開發(fā)費用的多少，開發(fā)周期的長短和軟件內(nèi)部潛伏錯誤的多少。減少程序復(fù)雜性，可提高軟件的簡單性和可理解性，并使軟件開發(fā)費用減少，開發(fā)周期縮短，軟件內(nèi)部潛藏錯誤減少。復(fù)雜性度量需要滿足的假設(shè)為了度量程序復(fù)雜性，要求：它可以用來計算任何一個程序的復(fù)雜性；對于不合理的程序，例如對于長度動態(tài)增長的程序，或者對于原則上無法排錯的程序，不應(yīng)當(dāng)使用它進行復(fù)雜性計算；如果程序中指令條數(shù)、附加存儲量、計算時間增多，不會減少程序的復(fù)雜性。

代碼行度量法源代碼行數(shù)度量法基于兩個前提：

程序復(fù)雜性隨著程序規(guī)模的增加不均衡地增長；控制程序規(guī)模的方法最好是采用分而治之的辦法。將一個大程序分解成若干個簡單的可理解的程序段。方法的基本考慮是統(tǒng)計一個程序模塊的源代碼行數(shù)目，并以源代碼行數(shù)做為程序復(fù)雜性的度量。設(shè)每行代碼的出錯率為每100行源程序中可能有的錯誤數(shù)目。Thayer曾指出，程序出錯率的估算范圍是從0.04％～7％之間，即每100行源程序中可能存在0.04～7個錯誤。他還指出，每行代碼的出錯率與源程序行數(shù)之間不存在簡單的線性關(guān)系。

Lipow指出，對于小程序，每行代碼出錯率為1.3％～1.8％；對于大程序，每行代碼的出錯率增加到2.7％～3.2％之間，這只是考慮了程序的可執(zhí)行部分，沒有包括程序中的說明部分。Lipow及其他研究者得出一個結(jié)論：對于少于100個語句的小程序，源代碼行數(shù)與出錯率是線性相關(guān)的。隨著程序的增大，出錯率以非線性方式增長。

McCabe度量法McCabe度量法，又稱環(huán)路復(fù)雜性度量，是一種基于程序控制流的復(fù)雜性度量方法。它基于一個程序模塊的程序圖中環(huán)路的個數(shù)，因此計算它先要畫出程序圖。程序圖是退化的程序流程圖。流程圖中每個處理都退化成一個結(jié)點，流線變成連接不同結(jié)點的有向弧。程序圖僅描述程序內(nèi)部的控制流程，完全不表現(xiàn)對數(shù)據(jù)的具體操作，以及分支和循環(huán)的具體條件。計算環(huán)路復(fù)雜性的方法：根據(jù)圖論，在一個強連通的有向圖G中，環(huán)的個數(shù)由以下公式給出：

V(G)＝m－n＋p

其中，V(G)是有向圖G中環(huán)路個數(shù)，m是圖G中弧數(shù)，n是圖G中結(jié)點數(shù)，p是圖G中的強連通分量個數(shù)。Myers建議，對于復(fù)合判定，例如，(A＝0)∩(C＝D)∪(X＝‘A’)算做三個判定。為使圖成為強連通圖，從圖的入口點到出口點加一條用虛線表示的有向邊，使圖成為強連通圖。這樣就可以使用上式計算環(huán)路復(fù)雜性。在例示中，結(jié)點數(shù)n＝11，弧數(shù)m＝13，p＝1，則有

V(G)＝m－n＋p＝13－11＋1＝3.等于程序圖中弧所封閉的區(qū)域數(shù)。

幾點說明環(huán)路復(fù)雜度取決于程序控制結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。當(dāng)程序的分支數(shù)目或循環(huán)數(shù)目增加時其復(fù)雜度也增加。環(huán)路復(fù)雜度與程序中覆蓋的路徑條數(shù)有關(guān)。環(huán)路復(fù)雜度是可加的。例如，模塊A的復(fù)雜度為3，模塊B的復(fù)雜度為4，則模塊A與模塊B的復(fù)雜度是7。

McCabe建議，對于復(fù)雜度超過10的程序，應(yīng)分成幾個小程序，以減少程序中的錯誤。Walsh用實例證實了這個建議的正確性。在McCabe復(fù)雜度為10的附近，存在出錯率的間斷躍變。McCabe環(huán)路復(fù)雜度隱含的前提是：錯誤與程序的判定加上例行子程序的調(diào)用數(shù)目成正比。加工復(fù)雜性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、錄入與打亂輸入卡片的錯誤可以忽略不計。這種度量的缺點是：對于不同種類的控制流的復(fù)雜性不能區(qū)分

簡單IF語句與循環(huán)語句的復(fù)雜性同等看待

嵌套IF語句與簡單CASE語句的復(fù)雜性是一樣的

模塊間接口當(dāng)成一個簡單分支一樣處理一個具有1000行的順序程序與一行語句的復(fù)雜性相同

Halstead的軟件科學(xué)Halstead軟件科學(xué)研究確定計算機軟件開發(fā)中的一些定量規(guī)律，它采用以下一組基本的度量值。這些度量值通常在程序產(chǎn)生之后得出，或者在設(shè)計完成之后估算出。程序長度(預(yù)測的Halstead長度)

令n1表示程序中不同運算符(包括保留字)的個數(shù)，令n2表示程序中不同運算對象的個數(shù)，令H表示“程序長度”，則有

H=n1log2n1+n2

log2n2這里，H是程序長度的預(yù)測值，它不等于程序中語句個數(shù)。

在定義中，運算符包括：算術(shù)運算符賦值符(=或:=)邏輯運算符分界符(，或；或:)關(guān)系運算符括號運算符子程序調(diào)用符數(shù)組操作符循環(huán)操作符等。特別地，成對的運算符，例如

“BEGIN…END”、“FOR…TO”、“REPEAT…UNTIL”、“WHILE…DO”、“IF…THEN…ELSE”、“（…）”等都當(dāng)做單一運算符。

運算對象包括變量名和常數(shù)。實際的Halstead長度

設(shè)N1為程序中實際出現(xiàn)的運算符總個數(shù)，N2為程序中實際出現(xiàn)的運算對象總個數(shù)，N為實際的Halstead長度，則有

N=

N1+

N2

程序的詞匯表

Halstead定義程序的詞匯表為不同的運算符種類數(shù)n1和不同的運算對象種類數(shù)n2的總和。若令n為程序的詞匯表，則有

n=

n1+n2

例如，用FORTRAN語言寫出的交換排序的例子

SUBROUTINESORT(X,N)

DIMENSIONX(N)

IF(N.LT.2)RETURN

DO20I=2,N

DO10J=1,I

IF(X(I).GE.X(J))GOTO10

SAVE=X(I)

X(I)=X(J)

X(J)=SAVE

10CONTINE

20CONTINE

RETURN

END

程序量程序量

V可用下式得到

V

=

N

log2n它表明了程序在詞匯上的復(fù)雜性。其最小值為

V*=(2+n2*)

log2(2+n2*)V這里，2表明程序中至少有兩個運算符：賦值符=和函數(shù)調(diào)用符

f()，n2*表示輸入／輸出變量個數(shù)。

對于上面的例子，利用n1，N1，n2，N2，可以計算得H=10

log210+7

log27=52.87N=28+22=50

V=(28+22)log2(10+7)=204等效的匯編語言程序的V＝328。這說明匯編語言比FORTRAN語言需要更多的信息量(以bit表示)。

程序量比率(語言的抽象級別)

L=V*/

V或L=(2/n1)(n2/N2)

它表明了一個程序的最緊湊形式的程序量與實際程序量之比，反映了程序的效率。其倒數(shù)

D=1/L表明了實現(xiàn)算法的困難程度。

程序員工作量

E=V/L

程序的潛在錯誤

Halstead度量可以用來預(yù)測程序中的錯誤。預(yù)測公式為

B

=(N1+N2)log2(n1+n2)/3000

B為該程序的錯誤數(shù)。它表明程序中可能存在的差錯B應(yīng)與程序量V成正比。

例如，一個程序?qū)?5個數(shù)據(jù)庫項共訪問1300次，對150個運算符共使用了1200次，那么預(yù)測該程序的錯誤數(shù)：

B=(1200+1300)log2(75+150)/30006.5即預(yù)測該程序中可能包含6～7個錯誤Halstead的重要結(jié)論程序的實際Halstead長度N可以由詞匯表n算出。即使程序還未編制完成，也能預(yù)先算出程序的實際Halstead長度N，雖然它沒有明確指出程序中到底有多少個語句。

這個結(jié)論非常有用。經(jīng)過多次驗證，預(yù)測的Halstead長度與實際的Halstead長度是非常接近的。

Halstead度量的缺點沒有區(qū)別自己編的程序與別人編的程序。這是與實際經(jīng)驗相違背的。這時應(yīng)將外部調(diào)用乘上一個大于1的的常數(shù)Kf

(應(yīng)在1～5之間，它與文檔資料的清晰度有關(guān))。沒有考慮非執(zhí)行語句。補救辦法：在統(tǒng)計n1、n2、N1、N2時，可以把非執(zhí)行語句中出現(xiàn)的運算對象，運算符統(tǒng)計在內(nèi)。在允許混合運算的語言中，每種運算符與它的運算對象相關(guān)。如果一種語言有整型、實型、雙精度型三種不同類型的運算對象，則任何一種基本算術(shù)運算符(＋、－、×、／)實際上代表了=6種運算符。在計算時應(yīng)考慮這種因數(shù)據(jù)類型而引起差異的情況。

沒有注意調(diào)用的深度。Halstead公式應(yīng)當(dāng)對調(diào)用子程序的不同深度區(qū)別對待。在計算嵌套調(diào)用的運算符和運算對象時，應(yīng)乘上一個調(diào)用深度因子。這樣可以增大嵌套調(diào)用時的錯誤預(yù)測率。沒有把不同類型的運算對象，運算符與不同的錯誤發(fā)生率聯(lián)系起來，而是把它們同等看待。例如，對簡單IF語句與WHILE語句就沒有區(qū)別。

忽視了嵌套結(jié)構(gòu)(嵌套的循環(huán)語句、嵌套IF語句、括號結(jié)構(gòu)等)。一般地，運算符的嵌套序列，總比具有相同數(shù)量的運算符和運算對象的非嵌套序列要復(fù)雜得多。解決的辦法是對嵌套結(jié)果乘上一個嵌套因子。B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdOgSjVnu*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTo#s%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7NeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9gSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-zkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D9KcOfRiUmXp2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdTkWoZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7MePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&1D4G8JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWo%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y07JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1DKcNfRiUmXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-AH9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPgS