软件工程 | 循环复杂度

简介

循环复杂度 (Cyclomatic Complexity) 是软件工程中用于衡量代码复杂程度的一个指标。它是由 Thomas J. McCabe 在 1976 年提出的，用于帮助开发人员评估代码质量，以便进行代码优化和维护。

循环复杂度分析的基本思想是：通过计算程序图中非平凡路径的数目，来评估程序的复杂程度。

计算公式

循环复杂度的计算公式如下：

M = E - N + 2P

其中：

• M 为循环复杂度
• E 为程序图中的边数
• N 为程序图中的结点数
• P 为程序图中的连通分量数

解释

循环复杂度的计算公式是基于程序图的。程序图是基于程序中的代码流来绘制的，其中结点表示程序中的基本块，边表示基本块之间的控制转移。非平凡路径是指：从入口点到出口点的路径，并且路径上至少有一条非常规的边。这里，非常规的边指的是：循环边（for、while、do-while）、Switch 语句和条件语句。

循环复杂度越高，代码的复杂程度就越高。高复杂度的代码难以维护并且容易出现错误。因此，循环复杂度是一种很有用的指标，能够帮助开发人员评估代码的质量，并指导代码的优化和维护工作。

举例

下面我们用一个简单的例子来说明如何计算循环复杂度。

int main() {
  int i = 0;
  int j = 0;
  
  while (i < 10) {
    j += i;
    i++;
  }
  
  if (j > 0) {
    j--;
  }

  return 0;
}

首先，我们需要绘制程序图。

+----------------------+
| 1: int i = 0;         |
| 2: int j = 0;         |
|                      |
|     +------------+   |
| 3:  | while (i < 10) | --
+-+ 4: |   j += i;    |   |
  |   |   i++;       |<--+
  |   +------------+   |
  |                      |
  +-----------+------+   |
              |          |
              |          |
              |          |
              |          |
              |          |
              |          |
              |          |
              |   +------+------+     +-------------+
              |   |  if (j > 0) | --> | 6: j--;     |
              +-> |      \     |     +-------------+
                  |       +----+
                  |
                  |
                  V
               +-----+
               |  5:  |
               |return|
               |   0 |
               +-----+

然后，我们可以按照上面的公式来计算循环复杂度：

E = 8
N = 7
P = 1

M = E - N + 2P
M = 8 - 7 + 2(1)
M = 3

因此，这个程序的循环复杂度为 3。

总结

循环复杂度是一种重要的指标，能够帮助开发人员评估代码的质量，并指导代码的优化和维护工作。在编写代码时，我们应该尽量避免过于复杂的结构，从而提高代码的可读性和可维护性。