ソフトウェアテストにおける循環的複雑性（例）

McCabe の循環的複雑度とは何ですか?

ソフトウェアテストにおける循環的複雑性 ソフトウェアプログラムの複雑さを測定するために使用されるテストメトリックです。これは、ソフトウェアプログラムのソースコード内の独立したパスを定量的に測定するものです。循環的複雑度は、制御フローグラフを使用するか、ソフトウェアプログラム内の関数、モジュール、メソッド、またはクラスに関して計算できます。

独立したパスは、他のパスで以前に通過したことのない少なくとも XNUMX つのエッジを持つパスとして定義されます。

このメトリクスは、1976 年に Thomas J. McCabe によって開発され、プログラムの制御フロー表現に基づいています。制御フローは、プログラムをノードとエッジで構成されるグラフとして表現します。

グラフでは、ノードは処理タスクを表し、エッジはノード間の制御フローを表します。

プログラムのフローグラフ表記

プログラムのフローグラフ表記は、エッジを介して接続された複数のノードを定義します。以下は、if-else、while、until などのステートメントと通常のフローシーケンスのフロー図です。

循環的複雑度の計算方法

数学的表現:

数学的には、グラフ図を通る独立したパスの集合です。プログラムのコードの複雑さは、次の式で定義できます。

V(G) = E - N + 2

ここで、

E – エッジの数

N – ノードの数

V (G) = P + 1

ここで、 P = 述語ノード (条件を含むノード) の数

例–

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;

このプログラムのフローグラフは次のようになります。

数学的に計算すると、

V(G) = 9 – 7 + 2 = 4
V(G) = 3 + 1 = 4 (条件ノードは 1,2、3、XNUMX ノード)
Basis Set – プログラムの可能な実行パスのセット
1、7
1、2、6、1、7
1、2、3、4、5、2、6、1、7
1、2、3、5、2、6、1、7

循環的複雑性の特性

循環的複雑度の特性は次のとおりです。

V (G) はグラフ内の独立したパスの最大数です。
V (G) >=1
V (G) = 1 の場合、G には XNUMX つのパスが存在します。
複雑さを10に最小化する

この指標はソフトウェアのテストにどのように役立ちますか?

基本パステストはホワイトボックステクニックの1つであり、テスト中に少なくとも1つのステートメントを実行することを保証します。プログラム内の各線形独立パスをチェックし、 つまり、テストケースの数は、プログラムの循環的複雑度に相当します。

この指標は循環的複雑度（M）の特性により有用である。

M は分岐カバレッジを達成するためのテストケースの数です (上限)
M はグラフを通るパスの数です。 (下限)

この例を考えてみましょう –

If (Condition 1)
Statement 1

Else
Statement 2

If (Condition 2)
Statement 3

Else
Statement 4

このプログラムの循環的複雑度は 8-7+2=3 になります。

複雑度は 3 と計算されたため、上記の例ではパスカバレッジを完了するには XNUMX つのテストケースが必要です。

従うべきステップ：

循環的複雑度の計算とテストケースの設計については、次の手順に従う必要があります。

ステップ 1 – コードからのノードとエッジを含むグラフの構築

ステップ 2 – 独立したパスの特定

ステップ 3 – 循環的複雑度の計算

ステップ 4 – テストケースの設計

基本セットが完成したら、テストケースすべてのパスを実行するように記述する必要があります。

V(G)の詳細

プログラムが小さい場合、循環的複雑度は手動で計算できます。プログラムが非常に複雑な場合は、フローグラフが多くなるため、自動化ツールを使用する必要があります。複雑度の数値に基づいて、チームは対策に必要なアクションを決定できます。

次の表は、複雑度番号とそれに対応する v (G) の意味の概要を示しています。

複雑度数	意味
1-10	構造化されよく書かれたコード高いテスト容易性コストと労力が少なくて済みます
10-20	複雑なコード中程度のテスト容易性コストと労力は中程度
20-40	非常に複雑なコード低いテスト可能性コストも手間もかかる
> 40	まったくテストできません非常に高いコストと労力

循環的複雑度の計算ツール:

アプリケーションの複雑さを判断するためのツールは多数あります。特定のテクノロジには、いくつかの複雑さ計算ツールが使用されます。複雑さは、プログラム内の決定ポイントの数で判断できます。決定ポイントとは、ソースコード内の if、for、for-each、while、do、catch、case ステートメントです。

ツールの例としては、

OCLint – C および関連言語用の静的コードアナライザー
リフレクターアドイン – .NET アセンブリのコードメトリクス
Gメトリクス – メトリクスを検索します Java 関連アプリケーション

循環的複雑度の用途:

循環的複雑性は、次のような場合に非常に役立ちます。

開発者とテスターが独立したパスの実行を決定するのに役立ちます
開発者は、すべてのパスが少なくとも XNUMX 回テストされていることを保証できます。
覆われていない道にもっと集中できるようになります
コードカバレッジを改善するソフトウエアエンジニアリング
アプリケーションまたはプログラムに関連するリスクを評価する
サイクルの早い段階でこれらの指標を使用すると、プログラムのリスクがさらに軽減されます

まとめ

循環的複雑度は、構造化されたソフトウェアやホワイト Box テスト主にプログラムの複雑さを評価するために使用されます。決定ポイントが多いほど、プログラムの複雑さは増します。プログラムの複雑さの数値が高いと、エラーの可能性が高くなり、メンテナンスとトラブルシューティングにかかる時間が増加します。

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