賴曉燕,寧正元,王長(zhǎng)纓,顏桂梅

(1.福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院，福建福州 350002; 2.福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，福建福州 350002)

基于直覺模糊集的構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型研究

賴曉燕1,寧正元2,王長(zhǎng)纓2,顏桂梅1

(1.福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院，福建福州 350002; 2.福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，福建福州 350002)

為了客觀地反映構(gòu)件指標(biāo)的模糊性并增強(qiáng)決策的柔性，建立了一種基于直覺模糊集的構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。首先，在ISO/IEC 9126軟件質(zhì)量度量模型基礎(chǔ)上，通過增加、刪除質(zhì)量特性和質(zhì)量子特性，建立了構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；其次，將直覺模糊集引入構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型并給出了構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)的具體步驟；最后，利用基于直覺模糊集的評(píng)價(jià)模型給出了待評(píng)價(jià)構(gòu)件的優(yōu)劣排序。實(shí)例驗(yàn)證了該方法的合理性與有效性，為構(gòu)件評(píng)價(jià)工作提供一定參考。

ISO/IEC 9126模型；直覺模糊集；構(gòu)件質(zhì)量；評(píng)價(jià)

隨著軟件構(gòu)件技術(shù)的發(fā)展與普及，軟件構(gòu)件質(zhì)量的重要性越來越受到業(yè)界的關(guān)注，構(gòu)件生產(chǎn)者關(guān)心如何評(píng)測(cè)構(gòu)件質(zhì)量以改進(jìn)構(gòu)件產(chǎn)品的質(zhì)量，構(gòu)件復(fù)用者關(guān)心如何從眾多的備選構(gòu)件中選擇出質(zhì)量好的構(gòu)件進(jìn)行組裝應(yīng)用系統(tǒng)，這些都涉及到對(duì)構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)?，F(xiàn)有的研究中，學(xué)者們主要探討了評(píng)價(jià)模型的確定。文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]直接采用ISO/IEC 9126模型作為構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]基于ISO/IEC 9126模型增加了一個(gè)可復(fù)用性及其相關(guān)子特性作為構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。文獻(xiàn)[5]兼顧白盒構(gòu)件和黑盒構(gòu)件的特點(diǎn)，在ISO/IEC 9126模型的基礎(chǔ)上增加了安全性、易測(cè)試性、可復(fù)用性3個(gè)質(zhì)量特性，并增加或刪除部分子特性得到構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型。上述研究提出了不同的構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，但也存在一些不足，如：有些模型在評(píng)價(jià)過程中未考慮到構(gòu)件指標(biāo)的模糊性；有些模型在評(píng)價(jià)過程中只考慮評(píng)價(jià)者贊成方面的信息，而忽略了評(píng)價(jià)者的反對(duì)和猶豫方面的信息；多數(shù)模型沒有給出構(gòu)件質(zhì)量的定量評(píng)價(jià)結(jié)果等。為了解決上述問題，本文引入直覺模糊集，它能同時(shí)表示評(píng)價(jià)者的支持、反對(duì)和猶豫的信息，更接近人類思維判斷。提出基于直覺模糊集的構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，為構(gòu)件生產(chǎn)者和構(gòu)件復(fù)用者評(píng)價(jià)構(gòu)件時(shí)提供參考。

1 構(gòu)件質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

軟件構(gòu)件是指對(duì)外提供明確接口、功能相對(duì)獨(dú)立、用于構(gòu)建軟件系統(tǒng)且可替換的程序模塊。構(gòu)件質(zhì)量是指軟件構(gòu)件產(chǎn)品滿足規(guī)定的和隱含的需求能力有關(guān)的所有特征和所有特性的總和。軟件構(gòu)件是一種軟件但并不是完整的軟件系統(tǒng)， 在設(shè)計(jì)、開發(fā)、生命周期和使用等方面與軟件有著較大的不同[6-8]。因此，可以參考軟件的質(zhì)量模型，從中刪除和甄選合適的質(zhì)量特性和質(zhì)量子特性，使之可以度量軟件構(gòu)件的質(zhì)量。

ISO/IEC 9126是目前使用較為廣泛的軟件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，該模型以要素-準(zhǔn)則-度量模型為基礎(chǔ)，按照影響軟件質(zhì)量的各特性之間覆蓋最小的原則，ISO/IEC 9126規(guī)定了功能性、可靠性、易用性、效率、可維護(hù)性和可移植性6個(gè)質(zhì)量特性，每個(gè)質(zhì)量特性可進(jìn)一步細(xì)分為若干子特性。通過分析ISO/IEC 9126模型的特性和子特性,發(fā)現(xiàn)需要對(duì)模型增加特性、甄選和裁剪子特性操作后才可以使之適合度量軟件構(gòu)件質(zhì)量。例如，增加對(duì)構(gòu)件質(zhì)量影響很大的復(fù)用性質(zhì)量特性；刪除與構(gòu)件無關(guān)的子特性，如：可維護(hù)性中的易分析性、如可移植性中的易安裝性等。

依據(jù)ISO/IEC 9126標(biāo)準(zhǔn)，按上述原則并參考文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[5]，經(jīng)過分析后構(gòu)造了一個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，見表1。

表1 構(gòu)件質(zhì)量模型

2 基于直覺模糊集的構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.1直覺模糊集與加權(quán)平均算子

定義1[9]設(shè)X是一個(gè)非空集合，則稱

A={|x∈X}

(1)

為直覺模糊集。

其中隸屬函數(shù)μA(x)∈[0,1]和非隸屬函數(shù)vA(x)∈[0,1]，滿足條件0≤μA(xi)+vA(xi)≤1，xi∈X。

πA(xi)=1-μA(xi)-vA(xi)，

(2)

表示X中元素xi對(duì)于A的猶豫度。

為了方便起見[9]，稱α=(μα,vα)為直覺模糊數(shù)，則稱sα=μα-vα為α的得分值，hα=μα+vα為α的精確度，其中μα(x)∈[0,1]，vα(x)∈[0,1]，(μα+vα)≤1。且設(shè)θ為全體直覺模糊數(shù)的集合。

如有一直覺模糊數(shù)α=(0.7,0.2)，表示的含義是：假設(shè)有10人進(jìn)行投票，那么其中7人同意，2人反對(duì)，1人棄權(quán)；該直覺模糊數(shù)的得分值和精確度分別是0.5，0.9。

定義2[9-11]設(shè)αi=(μi,vi)(i=1,2,…,n)為一組直覺模糊數(shù)，且設(shè)IFWA:θn→0，若

IFWAω(α1,α2,…,αn)=ω1α1⊕ω2α2⊕…⊕ωnαn，

(3)

定理1[9-11]設(shè)αi=(μi,vi)(i=1,2,…,n)為一組直覺模糊數(shù)，則由IFWA算子得到的集成值也是直覺模糊數(shù)，

(4)

2.2直覺模糊數(shù)排序

定義3[9]設(shè)有2個(gè)直覺模糊數(shù)α1=(μ1,v1)和α2=(μ2,v2)，α1和α2的得分值分別為sα1和sα2，α1和α2的精確度分別為hα1和hα2，

1)sα1

2)sα1=sα2，①若hα1=hα2，則α1=α2；②若hα1hα2，則α1>α2。

2.3構(gòu)件質(zhì)量直覺模糊綜合評(píng)價(jià)

構(gòu)件質(zhì)量的評(píng)價(jià)是一個(gè)多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)問題，各指標(biāo)之間有層次關(guān)系。為了避免一級(jí)模型評(píng)判過于片面，采用二級(jí)直覺模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型。該模型的7個(gè)構(gòu)件質(zhì)量特性為第1級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)集；構(gòu)件質(zhì)量子特性為第2級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)集。按層次和隸屬關(guān)系由下往上逐級(jí)進(jìn)行直覺綜合評(píng)判。

設(shè)Y={Y1,Y2,…,Ym}表示m個(gè)具有相同功能的構(gòu)件，B={B1,B2,…,B7}為構(gòu)件質(zhì)量特性集，Bj={Bj1,Bj2,…,Bjp}為構(gòu)件質(zhì)量7個(gè)一層級(jí)構(gòu)件特性對(duì)應(yīng)的二層級(jí)構(gòu)件的p個(gè)子特性集。根據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，用直覺模糊評(píng)價(jià)方法對(duì)構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)并給出構(gòu)件優(yōu)劣排序，具體步驟如下。

步驟1：組織具有豐富實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的軟件專家多人組成評(píng)價(jià)小組,分別對(duì)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中一級(jí)指標(biāo)Bj關(guān)于二級(jí)指標(biāo)Bjp的特征用直覺模糊數(shù)dik=(μik,vik)表示，評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)際為所有構(gòu)件Yi(i=1,2,…,m)的一層級(jí)質(zhì)量特性Bj(j=1,2,…,7)的直覺模糊評(píng)價(jià)的決策矩陣DBj=(dik)m×p；

步驟2：進(jìn)行二級(jí)直覺模糊綜合評(píng)判。對(duì)某個(gè)構(gòu)件質(zhì)量特性，如功能性，按式(4)計(jì)算，求得功能性指標(biāo)的綜合屬性值：diB1=(μiB1,viB1)(i=1,2,…,m)，同理可得可靠性、易用性、效率、可維護(hù)性、可移植性和可復(fù)用性的綜合屬性值diBj=(μiBj,viBj)(j=2,3，…,7)；

步驟3：進(jìn)行一級(jí)直覺模糊綜合評(píng)判。二級(jí)直覺模糊綜合評(píng)判得到的7個(gè)質(zhì)量特性的綜合屬性值構(gòu)成一級(jí)直覺模糊綜合評(píng)判的決策矩陣，按式(4)計(jì)算求得構(gòu)件Yi的綜合直覺模糊值di=(μi,vi)(i=1,2,…,m)；

步驟4：按定義3給出各個(gè)構(gòu)件質(zhì)量的優(yōu)劣排序。

3 實(shí)例分析

假設(shè)有3個(gè)構(gòu)件開發(fā)商提供了3個(gè)報(bào)表打印構(gòu)件，這3個(gè)構(gòu)件都實(shí)現(xiàn)了報(bào)表和打印功能，用戶在選擇構(gòu)件時(shí)出現(xiàn)了困惑，運(yùn)用上述提到的直覺模糊綜合評(píng)價(jià)法給出3個(gè)構(gòu)件質(zhì)量的優(yōu)劣排序，為用戶提供一個(gè)決策依據(jù)，同時(shí)開發(fā)商可以以評(píng)價(jià)值為依據(jù)看是否需要改進(jìn)自己的構(gòu)件質(zhì)量。

3.1確定權(quán)重系數(shù)

本文采用權(quán)重分析系統(tǒng)法獲得兩級(jí)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。該方法是根據(jù)集值統(tǒng)計(jì)的原理，基于集值統(tǒng)計(jì)和投影空間理論的一種權(quán)重確定方法[12-14]。運(yùn)用權(quán)重分析系統(tǒng)法確定7個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重向量：

w=(w1,w2,…,w7)=(0.25,0.2,0.1,0.2,0.05,0.05,0.15)。

二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重向量:

w1i=(w11,w12,…，w14)=(0.4,0.3,0.2,0.1) ，

w2i=(0.3,0.4,0.3)，w3i=(0.4,0.6),w4i=(0.5,0.5),

w5i=(0.4,0.4,0.2),w6i=(0.2,0.5,0.3),w7i=(0.3,0.3,0.2,0.2)。

3.2構(gòu)造質(zhì)量特性指標(biāo)的決策矩陣

以易用性B3為例，聘請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的10位專家組成評(píng)價(jià)小組，評(píng)價(jià)采用投票的方式進(jìn)行。分別對(duì)易用性的下級(jí)指標(biāo)易理解性B31和易操作性B32進(jìn)行評(píng)價(jià)。B31是指通過相關(guān)資料構(gòu)件容易被用戶理解的程度。認(rèn)為該構(gòu)件容易理解的投支持票，認(rèn)為構(gòu)件難于理解的投反對(duì)票，若無法下結(jié)論的則歸為猶豫票。B32是指該構(gòu)件用于組裝新系統(tǒng)時(shí)的容易程度。認(rèn)為該構(gòu)件組裝時(shí)容易操作的投支持票，認(rèn)為該構(gòu)件用于組裝新系統(tǒng)時(shí)不易操作的則投反對(duì)票，難以下結(jié)論的歸為猶豫票。經(jīng)過專家投票后統(tǒng)計(jì)得出B3的決策矩陣：

對(duì)于易理解性B31：第1個(gè)構(gòu)件有7人支持、1人反對(duì)、2人猶豫；第2個(gè)構(gòu)件有6人支持、1人反對(duì)、3人猶豫；第3個(gè)構(gòu)件有7人支持、2人反對(duì)、1人猶豫。

同理可以得出功能性B1、可靠性B2、效率B4、可維護(hù)性B5、可移植性B6和可復(fù)用性B7的直覺模糊評(píng)價(jià)的決策矩陣DBi(i=1,2,4，5，6,7)：

3.3進(jìn)行二級(jí)直覺模糊綜合評(píng)價(jià)

按式(4)計(jì)算，求得3個(gè)構(gòu)件的7個(gè)質(zhì)量特性指標(biāo)的綜合屬性值：

3.4進(jìn)行一級(jí)直覺模糊綜合評(píng)價(jià)

二級(jí)直覺模糊綜合評(píng)判得到的7個(gè)構(gòu)件質(zhì)量特性的綜合屬性值構(gòu)成一級(jí)直覺模糊綜合評(píng)判的決策矩陣，利用式(4)計(jì)算3個(gè)構(gòu)件的綜合直覺模糊值：

d1=(0.75,0.12),d2=(0.66,0.19),d3=(0.70,0.15)。

3個(gè)構(gòu)件的得分分別為S1=0.63，S2=0.47，S3=0.55。

按照定義3，3個(gè)構(gòu)件質(zhì)量的優(yōu)劣排序：第1個(gè)構(gòu)件>第3個(gè)構(gòu)件>第2個(gè)構(gòu)件。

通過以上評(píng)價(jià)可以得出，第1個(gè)構(gòu)件為用戶首選軟件。其他2個(gè)構(gòu)件開發(fā)商可以根據(jù)兩級(jí)直覺模糊評(píng)價(jià)值有針對(duì)性地改進(jìn)構(gòu)件質(zhì)量。例如，第2個(gè)構(gòu)件的可復(fù)用性指標(biāo)評(píng)價(jià)值偏低，但是可復(fù)用性是構(gòu)件的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，該構(gòu)件開發(fā)商可以通過改進(jìn)硬件獨(dú)立性來達(dá)到提高構(gòu)件獨(dú)立性的目的，例如，讓該構(gòu)件產(chǎn)品不依賴于某個(gè)特定的處理器或特定的計(jì)算機(jī)。

實(shí)例表明，通過二級(jí)直覺模糊綜合評(píng)判法不僅可得到同類構(gòu)件的質(zhì)量?jī)?yōu)劣排序，同時(shí)可以獲得構(gòu)件各指標(biāo)的具體得分情況。而傳統(tǒng)的模糊綜合評(píng)價(jià)法只能給出“優(yōu)、良、中、差”等的籠統(tǒng)評(píng)價(jià)，當(dāng)同類構(gòu)件都獲得同一等級(jí)的評(píng)價(jià)時(shí)，構(gòu)件的選擇仍然是個(gè)難題，同時(shí)也不能給出哪些指標(biāo)需改進(jìn)的信息。如，采用文獻(xiàn)[15]提到的模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)本文的3個(gè)構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以得出第1個(gè)構(gòu)件和第3個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量為“良好”，第2個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量為“中等”。該方法存在2個(gè)問題：第一，由于沒有考慮到反對(duì)和不確定的因素，構(gòu)件質(zhì)量的評(píng)價(jià)偏高，與實(shí)際不符合；第二，第1個(gè)和第3個(gè)構(gòu)件評(píng)價(jià)結(jié)果都為“良好”，仍然不能輕易做出構(gòu)件選擇的決定。

4 結(jié) 語

提出的基于直覺模糊集的構(gòu)件評(píng)價(jià)模型，既考慮了指標(biāo)的模糊性，又考慮了評(píng)價(jià)過程中存在反對(duì)和不確定性的情況。通過直覺模糊綜合評(píng)判法能給出同類構(gòu)件的質(zhì)量?jī)?yōu)劣排序，評(píng)價(jià)結(jié)果客觀合理，從而為構(gòu)件的改進(jìn)和選擇提供有力的依據(jù)。今后需要對(duì)以下問題做進(jìn)一步的研究：構(gòu)建適合面向領(lǐng)域構(gòu)件的構(gòu)件質(zhì)量指標(biāo)體系；如何實(shí)現(xiàn)直覺模糊綜合評(píng)價(jià)法在構(gòu)件質(zhì)量評(píng)價(jià)中的自動(dòng)化。

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YANG Lei. Research on evaluation model of software component quality[J]．Computer and Modernization, 2011(5):48-51.

Research on evaluation model of component quality based on intuitionistic fuzzy sets

LAI Xiaoyan1, NING Zhengyuan2, WANG Changying2, YAN Guimei1

(1. Jinshan College, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou Fujian 350002, China; 2. College of Computer and Information, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou Fujian 350002, China)

An evaluation model of component quality is presented in this paper. The proposed model can reflect the influence of fuzzy factors and enhance the decision flexibility. First, based on ISO/IEC 9126 software quality model, a component quality index system is established by adding or dislodging some quality characteristic and sub-characteristics. Then, intuitionistic fuzzy set is introduced into the evaluation model, and the relevant steps on component quality evaluation are proposed. Finally, the evaluation model is able to rank the components. The experimental results and the analysis show the feasible of the approach. It can provide feasible reference for component evaluation.

ISO/IEC 9126 model; intuitionistic fuzzy sets; component quality; evaluation

1008-1542(2013)04-0325-05

10.7535/hbkd.2013yx04013

TP311.5

A

2013-03-20；

2013-04-10；責(zé)任編輯：陳書欣

福建省教育廳科研項(xiàng)目(JB12287，JB11099S)

賴曉燕(1983-),女，福建龍巖人，講師，碩士，主要從事軟件工程方面的研究。

E-mail:lxyfj@163.com