賴曉燕,寧正元,王長纓,顏桂梅

(1.福建農林大學金山學院，福建福州 350002; 2.福建農林大學計算機與信息學院，福建福州 350002)

基于直覺模糊集的構件質量評價模型研究

賴曉燕1,寧正元2,王長纓2,顏桂梅1

(1.福建農林大學金山學院，福建福州 350002; 2.福建農林大學計算機與信息學院，福建福州 350002)

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

ISO/IEC 9126模型；直覺模糊集；構件質量；評價

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

1 構件質量的評價指標體系

軟件構件是指對外提供明確接口、功能相對獨立、用于構建軟件系統(tǒng)且可替換的程序模塊。構件質量是指軟件構件產品滿足規(guī)定的和隱含的需求能力有關的所有特征和所有特性的總和。軟件構件是一種軟件但并不是完整的軟件系統(tǒng)， 在設計、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，可以參考軟件的質量模型，從中刪除和甄選合適的質量特性和質量子特性，使之可以度量軟件構件的質量。

ISO/IEC 9126是目前使用較為廣泛的軟件質量標準，該模型以要素-準則-度量模型為基礎，按照影響軟件質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、可維護性和可移植性6個質量特性，每個質量特性可進一步細分為若干子特性。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件質量。例如，增加對構件質量影響很大的復用性質量特性；刪除與構件無關的子特性，如：可維護性中的易分析性、如可移植性中的易安裝性等。

依據(jù)ISO/IEC 9126標準，按上述原則并參考文獻[4]和文獻[5]，經過分析后構造了一個構件的質量評價體系，見表1。

表1 構件質量模型

2 基于直覺模糊集的構件質量評價

2.1直覺模糊集與加權平均算子

定義1[9]設X是一個非空集合，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：假設有10人進行投票，那么其中7人同意，2人反對，1人棄權；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αi=(μi,vi)(i=1,2,…,n)為一組直覺模糊數(shù)，且設IFWA:θn→0，若

IFWAω(α1,α2,…,αn)=ω1α1⊕ω2α2⊕…⊕ωnαn，

(3)

定理1[9-11]設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]設有2個直覺模糊數(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構件質量直覺模糊綜合評價

構件質量的評價是一個多指標綜合評價問題，各指標之間有層次關系。為了避免一級模型評判過于片面，采用二級直覺模糊綜合評價的數(shù)學模型。該模型的7個構件質量特性為第1級評價指標集；構件質量子特性為第2級評價指標集。按層次和隸屬關系由下往上逐級進行直覺綜合評判。

設Y={Y1,Y2,…,Ym}表示m個具有相同功能的構件，B={B1,B2,…,B7}為構件質量特性集，Bj={Bj1,Bj2,…,Bjp}為構件質量7個一層級構件特性對應的二層級構件的p個子特性集。根據(jù)上述評價指標體系，用直覺模糊評價方法對構件質量進行評價并給出構件優(yōu)劣排序，具體步驟如下。

步驟1：組織具有豐富實際經驗的軟件專家多人組成評價小組,分別對二級評價指標進行評價，其中一級指標Bj關于二級指標Bjp的特征用直覺模糊數(shù)dik=(μik,vik)表示，評價結果實際為所有構件Yi(i=1,2,…,m)的一層級質量特性Bj(j=1,2,…,7)的直覺模糊評價的決策矩陣DBj=(dik)m×p；

步驟2：進行二級直覺模糊綜合評判。對某個構件質量特性，如功能性，按式(4)計算，求得功能性指標的綜合屬性值：diB1=(μiB1,viB1)(i=1,2,…,m)，同理可得可靠性、易用性、效率、可維護性、可移植性和可復用性的綜合屬性值diBj=(μiBj,viBj)(j=2,3，…,7)；

步驟3：進行一級直覺模糊綜合評判。二級直覺模糊綜合評判得到的7個質量特性的綜合屬性值構成一級直覺模糊綜合評判的決策矩陣，按式(4)計算求得構件Yi的綜合直覺模糊值di=(μi,vi)(i=1,2,…,m)；

步驟4：按定義3給出各個構件質量的優(yōu)劣排序。

3 實例分析

假設有3個構件開發(fā)商提供了3個報表打印構件，這3個構件都實現(xiàn)了報表和打印功能，用戶在選擇構件時出現(xiàn)了困惑，運用上述提到的直覺模糊綜合評價法給出3個構件質量的優(yōu)劣排序，為用戶提供一個決策依據(jù)，同時開發(fā)商可以以評價值為依據(jù)看是否需要改進自己的構件質量。

3.1確定權重系數(shù)

本文采用權重分析系統(tǒng)法獲得兩級指標的權重系數(shù)。該方法是根據(jù)集值統(tǒng)計的原理，基于集值統(tǒng)計和投影空間理論的一種權重確定方法[12-14]。運用權重分析系統(tǒng)法確定7個一級評價指標體系的權重向量：

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

二級評價指標體系的權重向量:

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構造質量特性指標的決策矩陣

以易用性B3為例，聘請相關領域的10位專家組成評價小組，評價采用投票的方式進行。分別對易用性的下級指標易理解性B31和易操作性B32進行評價。B31是指通過相關資料構件容易被用戶理解的程度。認為該構件容易理解的投支持票，認為構件難于理解的投反對票，若無法下結論的則歸為猶豫票。B32是指該構件用于組裝新系統(tǒng)時的容易程度。認為該構件組裝時容易操作的投支持票，認為該構件用于組裝新系統(tǒng)時不易操作的則投反對票，難以下結論的歸為猶豫票。經過專家投票后統(tǒng)計得出B3的決策矩陣：

對于易理解性B31：第1個構件有7人支持、1人反對、2人猶豫；第2個構件有6人支持、1人反對、3人猶豫；第3個構件有7人支持、2人反對、1人猶豫。

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

3.3進行二級直覺模糊綜合評價

按式(4)計算，求得3個構件的7個質量特性指標的綜合屬性值：

3.4進行一級直覺模糊綜合評價

二級直覺模糊綜合評判得到的7個構件質量特性的綜合屬性值構成一級直覺模糊綜合評判的決策矩陣，利用式(4)計算3個構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個構件的得分分別為S1=0.63，S2=0.47，S3=0.55。

按照定義3，3個構件質量的優(yōu)劣排序：第1個構件>第3個構件>第2個構件。

通過以上評價可以得出，第1個構件為用戶首選軟件。其他2個構件開發(fā)商可以根據(jù)兩級直覺模糊評價值有針對性地改進構件質量。例如，第2個構件的可復用性指標評價值偏低，但是可復用性是構件的一個非常重要的指標，該構件開發(fā)商可以通過改進硬件獨立性來達到提高構件獨立性的目的，例如，讓該構件產品不依賴于某個特定的處理器或特定的計算機。

實例表明，通過二級直覺模糊綜合評判法不僅可得到同類構件的質量優(yōu)劣排序，同時可以獲得構件各指標的具體得分情況。而傳統(tǒng)的模糊綜合評價法只能給出“優(yōu)、良、中、差”等的籠統(tǒng)評價，當同類構件都獲得同一等級的評價時，構件的選擇仍然是個難題，同時也不能給出哪些指標需改進的信息。如，采用文獻[15]提到的模糊綜合評價法對本文的3個構件質量進行評價，可以得出第1個構件和第3個構件的質量為“良好”，第2個構件的質量為“中等”。該方法存在2個問題：第一，由于沒有考慮到反對和不確定的因素，構件質量的評價偏高，與實際不符合；第二，第1個和第3個構件評價結果都為“良好”，仍然不能輕易做出構件選擇的決定。

4 結 語

提出的基于直覺模糊集的構件評價模型，既考慮了指標的模糊性，又考慮了評價過程中存在反對和不確定性的情況。通過直覺模糊綜合評判法能給出同類構件的質量優(yōu)劣排序，評價結果客觀合理，從而為構件的改進和選擇提供有力的依據(jù)。今后需要對以下問題做進一步的研究：構建適合面向領域構件的構件質量指標體系；如何實現(xiàn)直覺模糊綜合評價法在構件質量評價中的自動化。

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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；責任編輯：陳書欣

福建省教育廳科研項目(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