基于模糊評價與自適應修正模型的軟件質量評價

張文慧

建立了基于ISO/IEC 9126標準的軟件質量評價模型，采用構造隸屬度函數的方法對質量評價標準進行模糊處理，并使用對單因素分配權值的方法解決多屬性質量評價問題，同時通過ANFIS模型實現了相關參數的自適應調節，進一步提高了軟件質量評價的客觀性和科學性。

【關鍵詞】模糊評價 軟件質量 修正模型 評價研究

隨著科學技術的發展，軟件在人們的生產生活中占據了重要的地位，軟件質量的優劣越來越受到人們的關注。對軟件質量給出客觀、科學的評價對評價和控制軟件產品十分必要，但是軟件的不可見性和復雜性增大了對軟件質量評價的難度。事實上，由于認識水平有限，人們在評價軟件是否好用時，有具有片面性和模糊性。

本文基于ISO/IEC 9126軟件質量評價標準，提出一種基于模糊評價與自適應修正模型的軟件質量評價方法以提高軟件質量評價的可信度和準確度。

1 軟件質量評價體系

ISO/IEC 9126標準分為高、中、低三層，分別對應軟件的特性、子特性和度量。軟件質量用6個特性表示，即可靠性、功能性、可維護性、可用性、可移植性和效率。特性由若干子特性表示，子特性由相關的度量組成，度量再分解為指標和數據項。通過指標公式計算出指標值并判斷其質量。

傳統的評價指標值質量的方法舉例如下：首先將指標質量劃分為若干級別，如（優，及格，差）；再根據專家知識確定指標的閾值（x1，x2，x3，x4），即當指標值U∈（x1，x2）時指標質量被認定為差，U∈（x2，x3）時及格，U∈（x3，x4）時為差。

2 模糊評價方法

2.1 單級模糊評價方法

傳統的評價方法存在以下缺點：

（1）忽略了軟件質量的漸變性，同一個質量等級的軟件質量差異大。

（2）指標的閾值基于專家經驗，不具備嚴格的客觀性。模糊評價利用隸屬度函數使清晰質量邊界模糊化，使評價結果更符合實際情況。模糊評價法舉例如下：

現對在某一開發階段的軟件的“功能失效率U”進行評價，指標U等于已失效功能點與原有功能點的比率。設清晰的質量等級劃分如表1所示，并構造的隸屬度函數U（x）。

假設對于“功能失效率”這一指標的閾值為（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。假設測試數據x=0.12，代入上式計算得U1（x）=0，U2（x）=0.6，U3（x）=1，U4（x）=0，即該軟件在“功能失效率”上表現為“優”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。通過模糊評價法，指標質量不被直接劃分至某個等級內，而是通過在各個等級內的隸屬度來表示，這種評價方式符合軟件質量的漸變性，可以清楚地描述指標質量的變化趨勢。

2.2 多層次模糊評價

對某一特性的質量評價依賴于對其包含的子特性的質量評價，而對子特性的質量評價依賴于對其包含的指標質量評價，即對軟件質量進行評價是一個多層次、多屬性決策問題，因此可以結合分層分析以及分配權重的方法解決。

假設某一子特性包含n個指標，每個指標質量均劃分為m個等級，用（ri1，ri2，...，rim）（i=1，2，...，n）作為第i個指標質量評價，則該子特性的質量評價可以組成m行n列的矩陣R。對于不同功能和不同應用背景的軟件，利用專家經驗對各指標分配權重，并將權重值歸一化處理后得到各指標的權重分配ω=（ω1，ω2，...，ωn）。對該子特性的綜合評價由下式可得：

A = ω·R = （a1，a2，...，am）

例如，軟件測試執行效率由UT用例執行效率、IT用例執行效率、ST用例執行效率三項指標綜合度量。指標的質量等級分為“優”、“中”、“及格”、“差”，三項指標的質量

專家知識給出指標權重分配ω=（0.2，0.4，0.4），則軟件測試執行效率的質量評價結果是：

A = ω·R = （0.664，0.362，0.3048，0.2668）

即該軟件測試執行效率為“優”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，這種分配權重的方法同樣適用于軟件的特性的質量評價。

2.3 基于專家知識的自適應修正模型

模糊評價法較為成功地解決了軟件質量難以評價的問題，但是，基于專家經驗確定的隸屬函數的形狀以及指標閾值帶有較大的主觀性，往往導致偏差，因此，根據文獻[2]，采用一種基于專家知識的自適應神經推理模型（ANFIS）對各子特性、指標項的權重系數以及指標閾值進行修正。ANFIS是一種修正模型，具有自學習特性，需要初始訓練數據進行學習，即用通過模糊評價方法獲取的用于質量評價模型的訓練數據對ANFIS進行訓練，訓練成功的ANFIS自動進行軟件質量評價。

3 結束語

本文提出的軟件質量評價方法以ISO/IEC 9126標準為框架體系，結合軟件質量的漸變性和模糊性的特點，利用模糊評價法完成了多層次、多屬性的軟件質量評價；同時利用ANFIS修正系統調整隸屬函數的形狀以及指標閾值，盡可能地減少了評價過程中的主觀因素，具有一定的參考價值。

參考文獻

[1]劉渝妍.基于灰色定權聚類的軟件質量評價模型研究[J].西南大學學報自然科學版，2008，30（05）：177-180.

[2]郭飛，侯朝楨，戴忠健，王小藝.基于專家知識的ANFIS軟件質量評價建模與仿真[J].系統工程與電子技術，2006，28（02）：317-320.

[3]周津慧，王宗，楊宗奎，劉霞.基于模糊評價方法的軟件質量評價研究[J].系統工程與電子技術，2004，26（07）：988-991.

作者單位

中南財經政法大學信息與安全工程學院 湖北省武漢市 430070