1、 做为软件工程过程的一个阶段，程做为软件工程过程的一个阶段，程序编码是设计的继续。序编码是设计的继续。n程序编码就是程序编码就是将软件设计的结果翻译成将软件设计的结果翻译成为用某种程序设计语言描述的源代码为用某种程序设计语言描述的源代码。其中涉及到方法、工具和过程。其中涉及到方法、工具和过程。1 程序设计语言的程序设计语言的特性特性和程序设计和程序设计风格风格会深会深刻地影响软件的刻地影响软件的质量和可维护性质量和可维护性。程序员。程序员必须深刻理解、熟练掌握并正确地运用程必须深刻理解、熟练掌握并正确地运用程序设计语言的特性。序设计语言的特性。为某个特定开发项目选择程序设计语言时，为某个特定开
2、发项目选择程序设计语言时，从从技术角度技术角度、工程角度工程角度、心理学角度心理学角度评价和比较各种语言的适用程度，考评价和比较各种语言的适用程度，考虑虑现实可能性现实可能性。n需要作出某种需要作出某种合理的折衷合理的折衷。2 在选择与评价语言时，首先要在选择与评价语言时，首先要从问题入手从问题入手，确，确定它的定它的要求要求是什么是什么?这些这些要求的相对重要性要求的相对重要性如如何何?再根据这些要求和相对重要性来衡量能采再根据这些要求和相对重要性来衡量能采用的语言。用的语言。3程序设计语言的分类程序设计语言的分类程序设计语言有多种分类法：程序设计语言有多种分类法：按照语言的抽象级别按照语言
3、的抽象级别，有，有低级语言低级语言和和高高级语言级语言。低级语言包括。低级语言包括4 按照应用的范围按照应用的范围，有，有通用语言通用语言和和专用语专用语言言。通用语言可适用于多种应用，包括。通用语言可适用于多种应用，包括FORTRANFORTRAN、COBOLCOBOL、C C等。等。5 按照语言所包含成分的性质按照语言所包含成分的性质，有，有顺序语顺序语言言，并发语言并发语言，并行语言并行语言，分布语言分布语言。6 程序实际上也是一种供人阅读的文章，程序实际上也是一种供人阅读的文章，有一个有一个文章的风格文章的风格问题。应该使程序具问题。应该使程序具有良好的风格。有良好的风格。源程序文档化
4、源程序文档化 数据说明数据说明 语句结构语句结构 输入输出方法输入输出方法71.源程序文档化源程序文档化 符号名即标识符，包括符号名即标识符，包括模块名模块名、变量名变量名、常量名常量名、标号名标号名、子程序名子程序名、数据区名数据区名以及以及缓冲区名缓冲区名等。等。这些名字应能反映它所代表的实际东西，这些名字应能反映它所代表的实际东西，应有一定实际意义应有一定实际意义。例如，表示次数的量用例如，表示次数的量用TimesTimes，表示总，表示总量的用量的用TotalTotal，表示平均值的用，表示平均值的用AverageAverage，表示和的量用表示和的量用SumSum等。等。8 名字不是
5、越长越好名字不是越长越好，应当选择精炼的意，应当选择精炼的意义明确的名字。义明确的名字。必要时可使用缩写名字必要时可使用缩写名字，但这时要注意缩写规则要一致，并且要但这时要注意缩写规则要一致，并且要给每一个名字加注释给每一个名字加注释。同时，在一个程。同时，在一个程序中，一个变量只应用于一种用途。序中，一个变量只应用于一种用途。new.balance.accounts.payable /名字太长名字太长 nbalap /需加注释需加注释 N /？9（2)程序的注释程序的注释 夹在程序中的注释是程序员与日后的程夹在程序中的注释是程序员与日后的程序读者之间通信的重要手段。序读者之间通信的重要手段。
6、注释决不是可有可无的。注释决不是可有可无的。一些正规的程序文本中，注释行的数量一些正规的程序文本中，注释行的数量占到整个源程序的占到整个源程序的1/31/3到到1/21/2，甚至更多。，甚至更多。注释分为注释分为序言性注释序言性注释和和功能性注释功能性注释。101)序言性注释序言性注释 通常置于每个程序模块的开头部分，通常置于每个程序模块的开头部分，它它应当给出程序的整体说明应当给出程序的整体说明，对于理解程，对于理解程序本身具有引导作用。有些软件开发部序本身具有引导作用。有些软件开发部门对序言性注释做了明确而严格的规定，门对序言性注释做了明确而严格的规定，要求程序编制者逐项列出。要求程序编制
7、者逐项列出。有关项目包括：有关项目包括：程序标题程序标题；有关本模块有关本模块功能和目的功能和目的的的说明说明；11 主要算法主要算法；接口说明接口说明：包括调用形式，参数描述，：包括调用形式，参数描述，子程序清单；子程序清单；有关数据描述有关数据描述：重要的变量及其用途，：重要的变量及其用途，约束或限制条件，以及其它有关信息；约束或限制条件，以及其它有关信息；模块位置模块位置：在哪一个源文件中，或隶：在哪一个源文件中，或隶属于哪一个软件包；属于哪一个软件包；开发简历开发简历：模块设计者，复审者，复：模块设计者，复审者，复审日期，修改日期及有关说明等。审日期，修改日期及有关说明等。12 功能性
8、注释嵌在源程序体中，用以描述功能性注释嵌在源程序体中，用以描述其后的语句或程序段是在其后的语句或程序段是在做什么做什么工作，工作，或是执行了下面的语句会或是执行了下面的语句会怎么样怎么样。而不。而不要解释下面要解释下面怎么做怎么做。例如，例如，/*add amount to total*/TOTAL=AMOUNTTOTAL不好。不好。13 如果注明把月销售额计入年度总额，才如果注明把月销售额计入年度总额，才能使读者理解了下面语句的意图：能使读者理解了下面语句的意图：/*add monthly-sales to annual-total*/TOTAL=AMOUNTTOTAL 要点要点u 描述一段
9、程序，而不是每一个语句；描述一段程序，而不是每一个语句；u 用缩进和空行，使程序与注释容易区用缩进和空行，使程序与注释容易区别；别；u 注释要正确。注释要正确。14 恰当地利用恰当地利用空格空格，可以，可以突出运算的优先突出运算的优先性性，避免发生运算的错误。，避免发生运算的错误。例如例如，将表达式，将表达式 (A17)ANDNOT(B49)ORC 写成写成 (A17)AND NOT(B49)OR C 自然的程序段之间可用自然的程序段之间可用空行空行隔开；隔开；15 移行移行也叫做也叫做向右缩格向右缩格。它是指程序中的。它是指程序中的各行不必都在左端对齐，都从第一格起各行不必都在左端对齐，都从
10、第一格起排列。这样做使程序完全分不清层次关排列。这样做使程序完全分不清层次关系。系。对于对于选择语句选择语句和和循环语句循环语句，把其中的程，把其中的程序段语句向右做序段语句向右做阶梯式移行阶梯式移行。使程序的。使程序的逻辑结构更加清晰。逻辑结构更加清晰。例如，两重选择结构嵌套，写成下面的例如，两重选择结构嵌套，写成下面的移行形式，层次就清楚得多。移行形式，层次就清楚得多。16 IF（）THEN IF（）THEN ELSE ENDIF ELSE ENDIF17 在设计阶段已经确定了数据结构的组织在设计阶段已经确定了数据结构的组织及其复杂性。在编写程序时，则需要注及其复杂性。在编写程序时，则需要
11、注意意数据说明的风格数据说明的风格。为了使程序中数据说明更易于理解和维为了使程序中数据说明更易于理解和维护，必须注意以下几点。护，必须注意以下几点。数据说明的次序应当规范化数据说明的次序应当规范化 说明语句中变量安排有序化说明语句中变量安排有序化 使用注释说明复杂数据结构使用注释说明复杂数据结构18 数据说明数据说明次序次序规范化，使数据属性容易规范化，使数据属性容易查找，也有利于测试，排错和维护。查找，也有利于测试，排错和维护。原则上，数据说明的次序与语法无关，原则上，数据说明的次序与语法无关，其次序是任意的。但出于阅读、理解和其次序是任意的。但出于阅读、理解和维护的需要，最好使其规范化，使
12、说明维护的需要，最好使其规范化，使说明的先后次序固定。的先后次序固定。如在如在FORTRANFORTRAN程序中数据说明次序程序中数据说明次序:常量说明常量说明 简单变量类型说明简单变量类型说明19 数组说明数组说明 公用数据块说明公用数据块说明 所有的文件说明所有的文件说明 在类型说明中还可进一步要求。如可按在类型说明中还可进一步要求。如可按如下顺序排列：如下顺序排列：整型量说明整型量说明 实型量说明实型量说明 字符量说明字符量说明 逻辑量说明逻辑量说明20 当当多个变量名在一个说明语句中说明多个变量名在一个说明语句中说明时，时，应当对这些变量应当对这些变量按字母的顺序排列按字母的顺序排列。
13、带。带标号的全程数据标号的全程数据(如如FORTRAN的公用块的公用块)也应当按字母的顺序排列。也应当按字母的顺序排列。例如，把例如，把 integer size,length,width,cost,price写成写成 integer cost,length,price,size,width21 如果设计了一个如果设计了一个复杂的数据结构复杂的数据结构，应当，应当使用注释来说明在程序实现时这个数据使用注释来说明在程序实现时这个数据结构的固有特点。结构的固有特点。例如例如,对对PL/1PL/1的链表结构和的链表结构和PascalPascal中用中用户自定义的数据类型，都应当在注释中户自定义的数据
14、类型，都应当在注释中做必要的补充说明。做必要的补充说明。22 在设计阶段确定了软件的逻辑流结构，在设计阶段确定了软件的逻辑流结构，但构造单个语句则是编码阶段的任务。但构造单个语句则是编码阶段的任务。语句构造力求简单，直接语句构造力求简单，直接，不能为了片，不能为了片面追求效率而使语句复杂化。面追求效率而使语句复杂化。（1 1）在一行内只写一条语句在一行内只写一条语句 在一行内只写一条语句，并且采取适当在一行内只写一条语句，并且采取适当的移行格式，使程序的逻辑和功能变得的移行格式，使程序的逻辑和功能变得更加明确。更加明确。2324FOR I:=1 TO N-1 DO /改进布局改进布局 BEGI
15、N T:=I；FOR J:=I1 TO N DO IF AJAT THEN T:=J；IF TI THEN BEGIN WORK:=AT；AT:=AI；AI:=WORK；END END；25（2）程序编写首先应当考虑清晰性程序编写首先应当考虑清晰性 程序编写首先应考虑清晰性，不要刻意程序编写首先应考虑清晰性，不要刻意追求技巧性，使程序显得过于紧凑。追求技巧性，使程序显得过于紧凑。例如，有一个用例如，有一个用C语句编写的程序段：语句编写的程序段：AI=AIAT；AT=AIAT；AI=AIAT；此段程序可能不易看懂，有时还需用实此段程序可能不易看懂，有时还需用实际数据试验一下。际数据试验一下。26
16、 实际上，这段程序的功能就是交换实际上，这段程序的功能就是交换AI和和AT中的内容。目的是为了节省一个中的内容。目的是为了节省一个工作单元。如果改一下：工作单元。如果改一下：WORK=AT；AT=AI；AI=WORK；就能让读者一目了然了。就能让读者一目了然了。（3）程序要能直截了当地说明程序员的程序要能直截了当地说明程序员的用意用意 程序编写得要简单，写清楚，直截了当程序编写得要简单，写清楚，直截了当地说明程序员的用意。例如，地说明程序员的用意。例如，27 for(i=1;i=n;i+)for(j=1;j=n;j+)Vij (ij)*(ji)除法运算（）在除数和被除数都是整除法运算（）在除数
17、和被除数都是整型量时，其结果只取整数部分，而得到型量时，其结果只取整数部分，而得到整型量。因此整型量。因此,当当ij时时,i/j=0;当当ji 时时,j/i=0。这样得到的结果这样得到的结果V 是一个单位矩阵。是一个单位矩阵。写成以下的形式，就能让读者直接了解写成以下的形式，就能让读者直接了解程序编写者的意图。程序编写者的意图。28 for(i1;i=n;i+)for(j1;j=n;j+)if(i=j)Vij1;else Vij0;（4）除非对效率有特殊要求除非对效率有特殊要求,程序编写要程序编写要做到做到清晰第一清晰第一，效率第二效率第二。不要为了追不要为了追求效率而丧失了清晰性。程序效率的
18、提求效率而丧失了清晰性。程序效率的提高主要应通过高主要应通过选择高效的算法选择高效的算法来实现来实现。29（5）首先要保证程序正确首先要保证程序正确,然后才要求然后才要求提高速度。提高速度。反过来说，在使程序高速运反过来说，在使程序高速运行时，首先要保证它是正确的。行时，首先要保证它是正确的。（6）避免使用临时变量而使可读性下降。避免使用临时变量而使可读性下降。例如，有的程序员为了追求效率，往往例如，有的程序员为了追求效率，往往喜欢把表达式喜欢把表达式AI+1/AI 写成写成 XAI;YX+1/X;这样将一句分成两句写，会产生意想不这样将一句分成两句写，会产生意想不到的问题。到的问题。30（7
19、）让编译程序做简单的优化让编译程序做简单的优化（8）尽可能使用库函数尽可能使用库函数（9）避免避免不必要的转移不必要的转移。同时如果能保。同时如果能保持程序可读性，则不必用持程序可读性，则不必用 GO TO语句。语句。例如例如,有一个求三个数中最小值的程序：有一个求三个数中最小值的程序：YZ?small=Zsmall=Xsmall=Y XY?XZ?31 if(X Y)goto 30 if(Y Z)goto 50 smallZ goto 7030 if(X Z）goto 60 smallZ goto 7050 smallY goto 7060 smallX70 continue32 程序只需编写
20、成：程序只需编写成：smallx;if(y small)smally;if(z=a)if(char=z)cout “This is a letter。”;else cout=0&char=9)不要让读者绕弯子想。不要让读者绕弯子想。（14）数据结构要有利于程序的简化。数据结构要有利于程序的简化。35（15）尽可能用尽可能用通俗易懂通俗易懂的伪码来描述程序的伪码来描述程序 的流程，然后再翻译成必须使用的语的流程，然后再翻译成必须使用的语 言。言。（16）要要模块化模块化，使模块，使模块功能尽可能单一化功能尽可能单一化，模块间的耦合能够清晰可见。模块间的耦合能够清晰可见。（17）利用利用信息隐蔽信
21、息隐蔽，确保每一个模块的独，确保每一个模块的独 立性。立性。（18）从从数据出发数据出发去构造程序。去构造程序。36（1919）不要修补不好的程序，要不要修补不好的程序，要重新编写重新编写。也。也 不要一味地追求代码的复用，要重新组不要一味地追求代码的复用，要重新组 织。织。（2020）对太大的程序，要对太大的程序，要分块分块编写、测试，然编写、测试，然 后再集成。后再集成。（2121）对对递归递归定义的数据结构尽量使用递归过定义的数据结构尽量使用递归过 程。程。37 输入和输出信息是与用户的使用直接相输入和输出信息是与用户的使用直接相关的。关的。输入和输出的方式和格式应当尽输入和输出的方式和
22、格式应当尽可能方便用户的使用。可能方便用户的使用。一定要避免因设一定要避免因设计不当给用户带来的麻烦。计不当给用户带来的麻烦。因此，在软件需求分析阶段和设计阶段，因此，在软件需求分析阶段和设计阶段，就应基本确定输入和输出的风格。就应基本确定输入和输出的风格。系统系统能否被用户接受，有时就取决于输入和能否被用户接受，有时就取决于输入和输出的风格。输出的风格。38 不论是批处理的输入输出方式，还是不论是批处理的输入输出方式，还是交互式的输入输出方式，在设计和编交互式的输入输出方式，在设计和编码时都应考虑下列原则：码时都应考虑下列原则：u对所有的输入数据都要进行对所有的输入数据都要进行检验检验，识，
23、识别错误的输入，以保证每个数据的有别错误的输入，以保证每个数据的有效性；效性；u检查输入项的各种检查输入项的各种重要组合重要组合的合理性，的合理性，必要时报告输入状态信息；必要时报告输入状态信息；u使得输入的步骤和操作尽可能简单，使得输入的步骤和操作尽可能简单，并保持并保持简单的输入格式简单的输入格式；39u 输入数据时，应允许使用输入数据时，应允许使用自由格式自由格式；u 应允许应允许缺省值缺省值；u 输入一批数据时输入一批数据时,最好使用最好使用输入结输入结束标志束标志，而不要由用户指定输入数据，而不要由用户指定输入数据数目；数目；u在交互式输入输入时，要在在交互式输入输入时，要在屏幕上使
24、屏幕上使用提示符明确提示交互输入的请求用提示符明确提示交互输入的请求，指明可使用选择项的种类和取值范围。指明可使用选择项的种类和取值范围。同时，在数据输入的过程中和输入结同时，在数据输入的过程中和输入结束时，也要在屏幕上给出状态信息；束时，也要在屏幕上给出状态信息；40u 当程序设计语言对输入输出格式有当程序设计语言对输入输出格式有严格要求时，应保持输入格式与输入严格要求时，应保持输入格式与输入语句的要求的语句的要求的一致性；一致性；u给所有的给所有的输出加注解输出加注解，并设计输出报，并设计输出报表格式。表格式。输入输出风格还受到许多其它因素的输入输出风格还受到许多其它因素的影响。如输入输出
25、设备（例如终端的影响。如输入输出设备（例如终端的类型，图形设备，数字化转换设备等）、类型，图形设备，数字化转换设备等）、用户的熟练程度、以及通信环境等。用户的熟练程度、以及通信环境等。41u 程序的效率是指程序的效率是指程序的执行速度程序的执行速度及及程程序所需占用的内存的存储空间序所需占用的内存的存储空间。改进源程序的效率的最有效手段改进源程序的效率的最有效手段是在详细设计阶段是在详细设计阶段改进的算法改进的算法。优化语句结构可以改进效率，但优化语句结构可以改进效率，但是不会有很明显的改进。是不会有很明显的改进。42效率的准则效率的准则u效率是一个效率是一个性能要求性能要求，应当在需求分，应
26、当在需求分析阶段给出。析阶段给出。软件效率以需求为准软件效率以需求为准，不应以人力所及为准。不应以人力所及为准。u 好的好的设计设计可以提高效率。可以提高效率。u 程序的效率与程序的简单性相关。程序的效率与程序的简单性相关。一般说来，任何对效率无重要改善，一般说来，任何对效率无重要改善，且对程序的简单性、可读性和正确性且对程序的简单性、可读性和正确性不利的程序设计方法都是不可取的。不利的程序设计方法都是不可取的。43（1)1)程序执行时间程序执行时间 源程序的效率与详细设计阶段确定的源程序的效率与详细设计阶段确定的算算法的效率法的效率直接有关。在详细设计翻译转直接有关。在详细设计翻译转换成源程
27、序代码后，算法效率反映为程换成源程序代码后，算法效率反映为程序的序的执行速度执行速度和和存储容量存储容量的要求。的要求。设计向程序转换过程中的指导原则：设计向程序转换过程中的指导原则：在编程序前，尽可能化简有关的算术在编程序前，尽可能化简有关的算术表达式和逻辑表达式；表达式和逻辑表达式；仔细检查算法中的嵌套的循环，尽可仔细检查算法中的嵌套的循环，尽可能将某些语句或表达式移到循环外面；能将某些语句或表达式移到循环外面；44 尽量避免使用多维数组；尽量避免使用多维数组；尽量避免使用指针和复杂的表；尽量避免使用指针和复杂的表；采用采用“快速快速”的算术运算；的算术运算；不要混淆数据类型，避免在表达式
28、不要混淆数据类型，避免在表达式中出现类型混杂；中出现类型混杂；尽量用整数算术表达式和布尔表达尽量用整数算术表达式和布尔表达式；式；选用等效的高效率算法；选用等效的高效率算法；许多许多编译程序具有编译程序具有“优化优化”功能，可以功能，可以自动生成高效率的目标代码。自动生成高效率的目标代码。45（2 2）存储器效率）存储器效率 在大中型计算机系统中，存储限制不再在大中型计算机系统中，存储限制不再是主要问题。在这种环境下，对是主要问题。在这种环境下，对内存采内存采取基于操作系统的分页功能的虚拟存储取基于操作系统的分页功能的虚拟存储管理管理。存储效率与操作系统的分页功能存储效率与操作系统的分页功能直
29、接有关直接有关。采用结构化程序设计，采用结构化程序设计，将程序功能合理将程序功能合理分块分块，使每个模块或一组密切相关模块使每个模块或一组密切相关模块的程序体积大小与每页的容量相匹配的程序体积大小与每页的容量相匹配，可减少页面调度，减少内外存交换。可减少页面调度，减少内外存交换。46 在微型计算机系统中，存储器的容量对在微型计算机系统中，存储器的容量对软件设计和编码的制约很大。因此软件设计和编码的制约很大。因此要选要选择可生成较短目标代码且存储压缩性能择可生成较短目标代码且存储压缩性能优良的编译程序优良的编译程序，有时需采用汇编程序。，有时需采用汇编程序。提高存储器效率的关键是程序的简单性。提
30、高存储器效率的关键是程序的简单性。47（3）输入输出效率）输入输出效率 输入输出可分为两种类型：输入输出可分为两种类型：面向人面向人(操作员操作员)的输入输出的输入输出 面向设备的输入输出面向设备的输入输出 如果操作员能够十分方便、简单地录入如果操作员能够十分方便、简单地录入输入数据，或者能够十分直观、一目了输入数据，或者能够十分直观、一目了然地了解输出信息，则可以说面向人的然地了解输出信息，则可以说面向人的输入输出是高效的。输入输出是高效的。48 关于面向设备的输入关于面向设备的输入/输出，可以提出一输出，可以提出一些提高输入些提高输入/输出效率的指导原则：输出效率的指导原则：u 输入输入/
31、输出的请求应当最小化；输出的请求应当最小化；u 对于所有的输入对于所有的输入/输出操作，安排适输出操作，安排适当的缓冲区，以减少频繁的信息交换。当的缓冲区，以减少频繁的信息交换。u 对辅助存储对辅助存储(例如磁盘例如磁盘)，选择尽可能，选择尽可能简单的，可接受的存取方法；简单的，可接受的存取方法；u 对辅助存储的输入对辅助存储的输入/输出，应当输出，应当成块成块传送传送；49u对终端或打印机的输入对终端或打印机的输入/输出，应考输出，应考虑设备特性虑设备特性，尽可能改善输入，尽可能改善输入/输出输出的质量和速度；的质量和速度；u 任何不易理解的，对改善输入任何不易理解的，对改善输入/输出输出效
32、果关系不大的措施都是不可取的；效果关系不大的措施都是不可取的；u 任何不易理解的所谓任何不易理解的所谓“超高效超高效”的的输入输入/输出是毫无价值的；输出是毫无价值的；50 8.2 8.2 程序结构复杂程度的度量程序结构复杂程度的度量 程序复杂性程序复杂性主要指模块内程序的复杂主要指模块内程序的复杂性。它直接关联到软件开发费用的多少，性。它直接关联到软件开发费用的多少，开发周期的长短和软件内部错误的多少。开发周期的长短和软件内部错误的多少。n程序复杂性度量的参数主要有：程序复杂性度量的参数主要有：u规模规模 程序指令条数或源程序行数；程序指令条数或源程序行数；u难度难度 与程序操作数和操作符有
33、关的与程序操作数和操作符有关的度量；度量；u结构结构 与程序分支数有关的度量；与程序分支数有关的度量；u智能度智能度 算法的难易程度。算法的难易程度。51代码行度量法代码行度量法 源代码行数度量法基于两个前提：源代码行数度量法基于两个前提：u 程序复杂性随着程序复杂性随着程序规模的增加不程序规模的增加不均衡均衡地增长地增长；u 控制程序规模的方法最好是控制程序规模的方法最好是采用分采用分而治之而治之的办法的办法。将一个大程序将一个大程序分解分解成成若干个简单的可理解的程序段。若干个简单的可理解的程序段。方法的基本考虑是统计一个程序模块的方法的基本考虑是统计一个程序模块的源代码行数目，并源代码行
34、数目，并以源代码行数做为程以源代码行数做为程序复杂性的度量。序复杂性的度量。52 设设每行代码的出错率每行代码的出错率为为每每100100行源程序行源程序中可能有的错误数目中可能有的错误数目。ThayerThayer曾指出曾指出，程序出错率的估算范围程序出错率的估算范围是从是从0.040.047 7之间之间，即每即每100100行源程行源程序中可能存在序中可能存在0.040.047 7个错误。他还指个错误。他还指出，每行代码的出错率与源程序行数之出，每行代码的出错率与源程序行数之间不存在简单的线性关系。间不存在简单的线性关系。53 LipowLipow 指出，对于小程序，每行代码出指出，对于小
35、程序，每行代码出错率为错率为1.31.31.81.8；对于大程序，每；对于大程序，每行代码的出错率增加到行代码的出错率增加到2.72.73.23.2之之间，这只是考虑了程序的可执行部分，间，这只是考虑了程序的可执行部分，没有包括程序中的说明部分。没有包括程序中的说明部分。LipowLipow 及其他研究者得出一个结论：及其他研究者得出一个结论：对对于少于于少于100100个语句的小程序，源代码行数个语句的小程序，源代码行数与出错率是线性相关的。随着程序的增与出错率是线性相关的。随着程序的增大，出错率以非线性方式增长。大，出错率以非线性方式增长。548.2.1 McCabe方法方法 McCabe
36、McCabe度量法，又称环路复杂性度量，度量法，又称环路复杂性度量，是一种基于是一种基于程序控制流程序控制流的复杂性度量方的复杂性度量方法。法。它基于一个程序模块的程序图中它基于一个程序模块的程序图中环路环路的的个数，因此计算它个数，因此计算它先要画出程序图先要画出程序图。程序图程序图是退化的程序流程图。流程图中是退化的程序流程图。流程图中每个处理都退化成一个结点，流线变成每个处理都退化成一个结点，流线变成连接不同结点的有向弧。连接不同结点的有向弧。55A开始开始BC输入输入DEFGJH输入输入K输出输出L结束结束ABCDEFGJKLH56 程序图仅描述程序内部的程序图仅描述程序内部的控制流程
37、控制流程，完，完全全不表现不表现对数据的具体操作，以及分支对数据的具体操作，以及分支和循环的具体条件。和循环的具体条件。计算环路复杂性的方法：在一个有向图计算环路复杂性的方法：在一个有向图G中，环路的个数由以下公式给出：中，环路的个数由以下公式给出：V(G)mn2其中，其中，V(G)是有向图是有向图G中环路个数，中环路个数，m是图是图G中弧数，中弧数，n是图是图G中结点数。中结点数。Myers建议，对于复合判定，如建议，对于复合判定，如(A0)(CD)(XA)算做三个判定。算做三个判定。57 在例示中，结点数在例示中，结点数n11，弧数弧数m12，则有则有 V(G)mn2121123.环路复杂
38、度取决于环路复杂度取决于程序控制结构程序控制结构的复杂的复杂度。当程序的分支数目或循环数目增加度。当程序的分支数目或循环数目增加时其复杂度也增加。时其复杂度也增加。环路复杂度与程序环路复杂度与程序中覆盖的路径条数有关。中覆盖的路径条数有关。McCabe环路复杂度隐含的前提是：环路复杂度隐含的前提是：错错误与程序的判定加上例行子程序的调用误与程序的判定加上例行子程序的调用数目成正比。数目成正比。58 McCabeMcCabe建议，对于建议，对于复杂度超过复杂度超过1010的程序，的程序，应分成几个小程序，以减少程序中的错应分成几个小程序，以减少程序中的错误。误。WalshWalsh用实例证实了这
39、个建议的正用实例证实了这个建议的正确性。在确性。在McCabeMcCabe复杂度为复杂度为1010的附近，存的附近，存在出错率的间断跃变。在出错率的间断跃变。这种度量的缺点是：这种度量的缺点是：对于不同种类的控制流的复杂性不对于不同种类的控制流的复杂性不能区分；能区分；简单简单IFIF语句与循环语句的复杂性同语句与循环语句的复杂性同等看待；等看待；59 嵌套嵌套IFIF语句与简单语句与简单CASECASE语句的复杂语句的复杂性是一样的；性是一样的；模块间接口当成一个简单分支一样模块间接口当成一个简单分支一样处理；处理；一个具有一个具有10001000行的顺序程序与一行行的顺序程序与一行语句的复
40、杂性相同语句的复杂性相同608.2.2 Halstead方法方法 HalsteadHalstead软件科学研究确定计算机软件软件科学研究确定计算机软件开发中的一些开发中的一些定量规律定量规律,它采用以下它采用以下一组基本的度量值。一组基本的度量值。这些度量值通常在程序产生之后得出，这些度量值通常在程序产生之后得出，或者在设计完成之后估算出。或者在设计完成之后估算出。61 程序长度程序长度(预测的预测的Halstead长度长度)令令n1表示程序中表示程序中不同运算符不同运算符(包括保留包括保留字字)的个数，令的个数，令n2表示程序中表示程序中不同运算不同运算对象对象的个数，令的个数，令 H 表示
41、表示“程序长度程序长度”，则有则有 H=n1 log2 n1+n2 log2n2 这里，这里，H是是程序长度的预测值，它不等程序长度的预测值，它不等于程序中语句个数。于程序中语句个数。62 在定义中，运算符包括：在定义中，运算符包括：算术运算符算术运算符 赋值符赋值符(=或或:=)逻辑运算符逻辑运算符 分界符分界符(，或；或，或；或:)关系运算符关系运算符 括号运算符括号运算符 子程序调用符子程序调用符 数组操作符数组操作符 循环操作符循环操作符等。等。特别地，成对的运算符，例如特别地，成对的运算符，例如 beginend、ifthenelse、forto、repeat until、while
42、do、（、（）等都当做单一运算符等都当做单一运算符。63 运算对象包括变量名和常数。运算对象包括变量名和常数。实际的实际的Halstead长度长度设设N1为程序中实际出现的为程序中实际出现的运算符总个数运算符总个数，N2为程序中实际出现的为程序中实际出现的运算对象总个数运算对象总个数，N为实际的为实际的Halstead长度，则有长度，则有 N=N1+N2 程序的词汇表程序的词汇表Halstead定义程序的词汇表为不同的运定义程序的词汇表为不同的运算符种类数算符种类数n1和不同的运算对象种类数和不同的运算对象种类数n2的总和。若令的总和。若令n为程序的词汇表，则为程序的词汇表，则有有 n=n1+
43、n264 程序量程序量 程序量程序量 V 可用下式得到可用下式得到 V=N log2n 它表明了程序在它表明了程序在词汇上的复杂性词汇上的复杂性。其最其最小值为小值为 V*=(2+n2*)log2(2+n2*)这里，这里，2表明程序中至少有两个运算符：表明程序中至少有两个运算符：赋值符赋值符=和函数调用符和函数调用符 f()，n2*表示表示输入输出变量个数输入输出变量个数。65例如，例如，用用FORTRAN语言写的交换排序例语言写的交换排序例 SUBROUTINE SORT(X,N)DIMENSION X(N)IF(N.LT.2)RETURN DO 20 I=2,N DO 10 J=1,I I
44、F(X(I).GE.X(J)GO TO 10 SAVE=X(I)X(I)=X(J)X(J)=SAVE10 CONTINUE20 CONTINUE END66运算符运算符计数计数运算对象运算对象计数计数可执行语句结束可执行语句结束7X6数组下标数组下标6I5=5J4IF()2N2DO222,2SAVE2程序结束程序结束1 11 11 1.LT.1n2=7N2=22.GE.1GOTO 101n1=10N1=2867 对于上面的例子，利用对于上面的例子，利用n1，N1，n2，N2，可以计算得可以计算得 H=10 log210+7 log27=52.87 N=28+22=50 V=(28+22)log
45、2(10+7)=204 等效的汇编语言程序的等效的汇编语言程序的V328。这说明。这说明汇编语言比汇编语言比FORTRAN语言需要更多的语言需要更多的信息量信息量(以以bit表示表示)。68 程序量比率程序量比率(语言的抽象级别语言的抽象级别)L=V*/V 或或 L=(2/n1)(n2/N2)它表明了一个程序的最紧凑形式的程它表明了一个程序的最紧凑形式的程序量与实际程序量之比，反映了程序序量与实际程序量之比，反映了程序的效率。其倒数的效率。其倒数D=1/L 表明了实现算法的表明了实现算法的困难程度困难程度。69 程序员工作量程序员工作量 E=V/L 程序的潜在错误程序的潜在错误Halstead
46、度量可以用来预测程序中的错度量可以用来预测程序中的错误。预测公式为误。预测公式为 B=(N1+N2)log2(n1+n2)/3000 =V/3000B为该程序的错误数。它表明程序中可为该程序的错误数。它表明程序中可能存在的差错能存在的差错 B 应与程序量应与程序量V成正比成正比。70 例如，一个程序对例如，一个程序对75个数据库项共访问个数据库项共访问1300次次，对对150个运算符个运算符共使用了共使用了1200次次，那么预测该程序的错误数那么预测该程序的错误数B：B=(1200+1300)log2(75+150)/3000 6.5 即预测该程序中可能包含即预测该程序中可能包含67个错误。个
47、错误。71Halstead的重要结论的重要结论 程序的程序的实际实际Halstead长度长度N可以由词汇可以由词汇表表n算出。即使程序还未编制完成，也算出。即使程序还未编制完成，也能预先算出程序的实际能预先算出程序的实际Halstead长度长度N，虽然它没有明确指出程序中到底有多虽然它没有明确指出程序中到底有多少个语句。少个语句。这个结论非常有用。经过多次验证，这个结论非常有用。经过多次验证，预测的预测的Halstead长度与实际的长度与实际的Halstead长度是非常接近的。长度是非常接近的。72HalsteadHalstead度量的缺点度量的缺点 没有区别自己编的程序与别人编的程没有区别自
48、己编的程序与别人编的程序。序。这是与实际经验相违背的。这时这是与实际经验相违背的。这时应将外部调用乘上一个大于应将外部调用乘上一个大于1 1的的常数的的常数KfKf (应在应在1 15 5之间，它与文档资料的之间，它与文档资料的清晰度有关清晰度有关)。没有考虑非执行语句。没有考虑非执行语句。补救办法：在补救办法：在统计统计n1n1、n2n2、N1N1、N2N2时，可以把非执时，可以把非执行语句中出现的运算对象，运算符统行语句中出现的运算对象，运算符统计在内。计在内。73 在允许混合运算的语言中，每种运算符在允许混合运算的语言中，每种运算符与它的运算对象相关。如果一种语言有与它的运算对象相关。如
49、果一种语言有整型、实型、双精度型三种不同类型的整型、实型、双精度型三种不同类型的运算对象，则任何一种基本算术运算符运算对象，则任何一种基本算术运算符(、)实际上代表了实际上代表了 =6 种运算符。种运算符。在计算时应考虑这种因数据在计算时应考虑这种因数据类型而引起差异的情况。类型而引起差异的情况。没有把不同类型的运算对象，运算符与没有把不同类型的运算对象，运算符与不同的错误发生率联系起来，而是把它不同的错误发生率联系起来，而是把它们同等看待。们同等看待。例如，对例如，对简单简单if语句语句与与while语句语句就没有区别就没有区别。23A74 没有注意调用的深度。没有注意调用的深度。Halst
50、ead 公式应公式应当对调用子程序的不同深度区别对待当对调用子程序的不同深度区别对待。在在计算嵌套调用的运算符和运算对象时，计算嵌套调用的运算符和运算对象时，应乘上一个调用深度因子应乘上一个调用深度因子。这样可以增这样可以增大嵌套调用时的错误预测率。大嵌套调用时的错误预测率。忽视了嵌套结构忽视了嵌套结构(嵌套的循环语句、嵌嵌套的循环语句、嵌套套IF语句、括号结构等语句、括号结构等)。一般地，运一般地，运算符的嵌套序列，总比具有相同数量的算符的嵌套序列，总比具有相同数量的运算符和运算对象的非嵌套序列要复杂运算符和运算对象的非嵌套序列要复杂得多。解决的办法是得多。解决的办法是对嵌套结果乘上一对嵌套
