Syklomaattinen kompleksisuus ohjelmistotestauksessa esimerkin avulla

Mikä on McCaben syklomaattinen monimutkaisuus?

Syklomaattinen monimutkaisuus ohjelmistotestauksessa on testausmittari, jota käytetään ohjelmiston monimutkaisuuden mittaamiseen. Se on riippumattomien polkujen kvantitatiivinen mitta ohjelmiston lähdekoodissa. Syklomaattinen monimutkaisuus voidaan laskea käyttämällä ohjausvuokaavioita tai funktioita, moduuleja, menetelmiä tai luokkia ohjelmistossa.

Itsenäinen polku määritellään poluksi, jolla on vähintään yksi reuna, jota ei ole kuljettu aiemmin muilla poluilla.

Tämän mittarin on kehittänyt Thomas J. McCabe vuonna 1976, ja se perustuu ohjelman ohjausvirran esitykseen. Ohjausvirtaus kuvaa ohjelman kaaviona, joka koostuu solmuista ja reunoista.

Graafissa solmut edustavat käsittelytehtäviä, kun taas reunat edustavat ohjausvirtaa solmujen välillä.

Vuokaavion merkintätapa ohjelmalle

Ohjelman Flow Graph -merkintä määrittelee useita reunojen kautta yhdistettyjä solmuja. Alla on vuokaaviot lauseille, kuten if-else, While, till ja normaali virtaussekvenssi.

Kuinka laskea syklomaattinen monimutkaisuus

Matemaattinen esitys:

Matemaattisesti se on joukko riippumattomia polkuja graafikaavion läpi. Code ohjelman monimutkaisuus voidaan määritellä kaavalla –

V(G) = E - N + 2

Missä,

E – Reunojen lukumäärä

N – Solmujen määrä

V (G) = P + 1

Missä P = predikaattisolmujen lukumäärä (solmu, joka sisältää ehdon)

Esimerkki -

i = 0;
n=4; //N-Number of nodes present in the graph

while (i<n-1) do
j = i + 1;

while (j<n) do

if A[i]<A[j] then
swap(A[i], A[j]);

end do;
j=j+1;

end do;

Tämän ohjelman vuokaavio on

Laskemalla matemaattisesti,

• V(G) = 9 – 7 + 2 = 4
• V(G) = 3 + 1 = 4 (ehtosolmut ovat 1,2, 3 ja XNUMX solmua)

Perussetti, neljä toisistaan ​​riippumatonta suorituspolkua:

• 1, 7
• 1, 2, 6, 1, 7
• 1, 2, 3, 4, 5, 2, 6, 1, 7
• 1, 2, 3, 5, 2, 6, 1, 7

Syklomaattisen kompleksisuuden ominaisuudet

Seuraavat ovat syklomaattisen monimutkaisuuden ominaisuudet:

1. V (G) on riippumattomien polkujen enimmäismäärä kaaviossa
2. V (G) >=1
3. G:llä on yksi polku, jos V (G) = 1
4. Yleisesti käytetty ohje on pitää V(G) arvossa 10 tai sen alapuolella yksittäisellä moduulilla.

Kuinka tämä mittari on hyödyllinen ohjelmistotestauksessa

Peruspolkutestaus on yksi White Box -tekniikoista, ja se takaa ainakin yhden lausekkeen suorittamisen testauksen aikana. Se tarkistaa jokaisen lineaarisesti riippumattoman polun ohjelman läpi, mikä tarkoittaa, että tarvittavien testitapausten määrä on yhtä suuri kuin ohjelman syklomaattinen monimutkaisuus.

Tämä mittari on hyödyllinen syklomaattisen monimutkaisuuden (M) ominaisuuksien vuoksi –

1. M voi olla testitapausten lukumäärä haaran kattavuuden saavuttamiseksi (yläraja)
2. M voi olla kaavioiden läpi kulkevien polkujen lukumäärä. (alaraja)

Mieti tätä esimerkkiä -

If (Condition 1)
Statement 1

Else
Statement 2

If (Condition 2)
Statement 3

Else
Statement 4

Tämän ohjelman syklomaattinen monimutkaisuus on 8-7+2=3.

Koska monimutkaisuus on laskettu arvoksi 3, tarvitaan kolme testitapausta yllä olevan esimerkin täydelliseen polun kattamiseen.

Noudatettavat vaiheet

Seuraavia vaiheita tulee noudattaa syklomaattisen monimutkaisuuden ja testitapausten suunnittelussa.

Vaihe 1 – Graafin rakentaminen koodista solmujen ja reunojen kanssa

Vaihe 2 – Itsenäisten polkujen tunnistaminen

Vaihe 3 – Syklomaattisen monimutkaisuuden laskenta

Vaihe 4 – Testitapausten suunnittelu

Kun perussarja on muodostettu, TESTITAPAUKSET tulee kirjoittaa suorittamaan kaikki polut.

Lisää V:stä (G)

Syklomaattinen monimutkaisuus voidaan laskea manuaalisesti, jos ohjelma on pieni. Automaattisia työkaluja on käytettävä, jos ohjelma on erittäin monimutkainen, koska se sisältää enemmän vuokaavioita. Monimutkaisuusluvun perusteella tiimi voi tehdä johtopäätöksen toimista, jotka on suoritettava mittaamiseksi.

Seuraava taulukko antaa yleiskatsauksen kompleksisuusluvusta ja sitä vastaavasta v(G):n merkityksestä:

Työkaluja syklomaattisen kompleksisuuden laskemiseen

Käytettävissä on monia työkaluja sovelluksen monimutkaisuuden määrittämiseen. Tietyissä teknologioissa käytetään joitain monimutkaisuuden laskentatyökaluja. Monimutkaisuus löytyy ohjelman päätöspisteiden lukumäärästä. Päätöskohdat ovat if, for-for-each, while, do, catch, tapauslausekkeet lähdekoodissa.

Esimerkkejä työkaluista ovat

• OCLint – Staattinen koodianalysaattori C:lle ja siihen liittyville kielille
• SonarQube – Raportoi syklomaattista ja kognitiivista kompleksisuutta yli 25 kielellä
• Visual Studio Code Mittarit – Sisäänrakennettu syklomaattinen monimutkaisuusanalyysi .NET-kokoonpanoille
• Radon ja Lizard – Komentorivin monimutkaisuusanalysaattorit Python ja vastaavasti monikielisille projekteille
• GMetrics – Etsi mittareita Java liittyviä sovelluksia

Syklomaattisen kompleksisuuden käyttötarkoitukset

Syklomaattinen monimutkaisuus voi osoittautua erittäin hyödylliseksi

• Auttaa kehittäjiä ja testaajia määrittämään itsenäisten polkujen suorituksia
• Kehittäjät voivat varmistaa, että kaikki polut on testattu ainakin kerran
• Auttaa meitä keskittymään enemmän paljastamattomiin polkuihin
• Paranna koodin kattavuutta Ohjelmistotuotanto
• Arvioi sovellukseen tai ohjelmaan liittyvä riski
• Näiden mittareiden käyttäminen syklin varhaisessa vaiheessa vähentää ohjelman riskiä

Kuinka vähentää syklomaattista monimutkaisuutta

Korkea kompleksisuusluku on signaali, ei tuomio. Neljä refaktorointia selittää suurimman osan käytännössä saavutettavissa olevasta vähennyksestä.

• Extract-menetelmä. Haaran siirtäminen omaksi funktiokseen jakaa monimutkaisuuden kahden moduulin kesken. Kokonaisuus pysyy samana koko järjestelmässä, mutta jokaisesta yksiköstä tulee itsenäisesti testattava.
• Korvaa ehdollinen ketju haulla. Pitkästä if-else-if-tikapuusta, joka testaa samaa muuttujaa, tulee kartta tai kytkin, joka kutistaa useita päätöspisteitä yhdeksi.
• Käytä suojalausekkeita. Virheellisen syötteen aikainen palauttaminen poistaa yhden suuren if-else-lohkon luoman sisäkkäisyyden muuttamatta toimintaa.
• Korvaa ehtolauseet polymorfismilla. Kun ehtolauseke kytkee tyypin päälle, jokaisen haaran siirtäminen omaan luokkaan poistaa päätöksen kokonaan.

Ennen, kun V(G) = 4:

if (user != null) {
    if (user.isActive()) {
        if (user.hasRole("admin")) {
            return grantAccess();
        }
    }
}
return denyAccess();

Jälkeenpäin, samalla toiminnalla ja sisäkkäisyyden poistamisella:

if (user == null) return denyAccess();
if (!user.isActive()) return denyAccess();
if (!user.hasRole("admin")) return denyAccess();
return grantAccess();

Varoitus mittarista. Syklomaattinen monimutkaisuus laskee päätöksiä, ei vaikeutta. Switch-lauseke, jossa on kaksikymmentä yksinkertaista tapausta, saa 21 pistettä, mutta on silti helppo lukea, kun taas syvälle sisäkkäiseen lohkoon, jossa on 8 pistettä, voi olla paljon vaikeampi ymmärtää. Käytä numeroa etsiäksesi ehdokkaita tarkastelua varten, äläkä pelin kohteena.

UKK