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软件缺陷混沌分形描述与软件质量进化度量的研究

张凯  
【摘要】:随着复杂性科学研究的深入和软件复杂性的增加,软件质量作为软件工程中的难题之一,它的复杂性研究将成为一种必然。本文系统地综述了近年相关的研究成果以后,利用混沌分形理论对软件缺陷的分形生长规律进行了描述。然后,利用现代系统论对软件缺陷产生的内因进行了分析,并利用灰色理论和模糊数学设计出一种新的软件质量进化度量的过程方法。 本文在理论研究方面取得了一些成果,具体内容包括: 通过软件缺陷分形生长实验,抽象出软件缺陷分形生长数学模型。推导出受限和非受限环境中软件缺陷第n次迭代的软件缺陷分枝数公式,进而推导出软件不同开发阶段的软件缺陷总数公式和整个软件过程的软件缺陷总数公式。绘制出软件缺陷生长“达尔文树”,并就软件缺陷“继续生长”与“停止生长”的几种情况进行了讨论,还对各阶段停止生长的缺陷数进行了估计。另外,还描述了软件缺陷被拉伸分叉的混沌迭代过程,归纳出软件缺陷对初值敏感、稠密和分维的混沌特性。 软件系统级研究说明:环境改变会导致软件某些缺陷显现,软件缺陷具有动态性、可变性和相对性。软件缺陷产生的原因是软件负熵值增加不够,软件不完善所致。软件的自组织和有序化程度越高,缺陷越少。软件过程缺陷对软件开发稳定性具有潜在的影响,其中,软件过程的序参量对软件开发成败具有决定性的作用。 本文提出了一种新的软件工程方法“竞赛软件工程”,这是一个软件质量进化度量的过程框架。为度量这个进化过程,作者推导出灰序列凸凹性判断公式和收敛阶公式,并设计出计算判别法和图解判别法。该灰色方法是一个有限序列小样本的分析方法,它不仅可以用于凸凹单个序列的收敛速度判断,也可以用于一般情况(不规则曲线)的单个序列的收敛速度判断,而且,它还可以用于多个序列的收敛速度判断和相互比较,以及在其它领域的数值分析。另外,还推导出软件过程监理模糊评价公式组和软件过程模糊评价公式组。本文还设计出软件质量进化度量过程原型。对比实验显示,该方法对改进软件质量是有益的。


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