圈复杂度Cyclomatic Complexity

蔚落 2022-02-01 09:59 236阅读 0赞

转载：[https://blog.csdn.net/rangqiwei/article/details/38400277][https_blog.csdn.net_rangqiwei_article_details_38400277]

圈复杂度(Cyclomatic Complexity)是一种代码复杂度的衡量标准。它可以用来衡量一个模块判定结构的复杂程度，数量上表现为独立线性路径条数，也可理解为覆盖所有的可能情况最少使用的测试用例数。圈复杂度大说明程序代码的判断逻辑复杂，可能质量低且难于测试和维护。程序的可能错误和高的圈复杂度有着很大关系。

下面这个实例中，单元测试的覆盖率可以达到100%，但是很容易发现这其中已经漏掉了一个NPE的测试用例。case1方法的圈复杂度为2，因此至少需要2个用例才能完全覆盖到其所有的可能情况。

//程序原代码，圈复杂度为 2  
public String case1(int num) \{  
    String string = null;  
    if (num == 1) \{  
        string = "String";  
    \}  
    return string.substring(0);  
\}

//上面代码的单元测试代码  
public void testCase1()\{  
    String test1 = case1(1);  
\}  
   
圈复杂度主要与分支语句（if、else、，switch 等）的个数成正相关。当一段代码中含有较多的分支语句，其逻辑复杂程度就会增加。

圈复杂度的计算方法，可以参考这篇文章：[http://blog.csdn.net/lg707415323/article/details/7790660][http_blog.csdn.net_lg707415323_article_details_7790660]

可以直接降低圈复杂度的9种重构技术（针对结构化编程）

1.Composing Methods(重新组织你的函数)

<1>Extract Method(提炼函数)

<2>Substitute Algorithm(替换你的算法)

2.Simplifying Conditional Expressions(简化条件表达式)

<1>Decompose Conditional(分解表达式)

<2>Consolidate Conditional Expression(合并表达式)

<3>Consolidate Duplicate Conditional Fragments (合并重复的条件)

<4>Remove Control Flag(移除控制标记)

3.Making Method Calls Simpler(简化函数调用)

<1>Separate Query from Modifier(将查询函数和修改函数分离)

<2>PARAMETERIZE Method(令函数携带参数)

<3>Replace Parameter with Explicit Methods(以明确函数取代参数)

针对面向对象编程：

Replace Conditional with Polymorphism (以多态取代条件式)

圈复杂度的计算方法，可以参考这篇文章：[http://blog.csdn.net/lg707415323/article/details/7790660][http_blog.csdn.net_lg707415323_article_details_7790660]

如下

文章是转来的，刚好今天公司同事给我们分享了这方面的一些资料，其中用到的例子就是文字最后的那个例子。但是例子中的代码用SourceMonitor计算圈复杂度确实7。有朋友知道缘由可以分析下的。话说不同公司对圈复杂度的要求也有不一样的，比如有的公司把switch语句作一个圈复杂度，而有的却是安装case的个数来计算的。

不过重要的是要有意识的减少自己代码的圈复杂度，毕竟你也不希望去维护一个圈复杂度很高的代码，那会让你想到去杀了写代码的人的。

不知道转载的是不是原文，就不贴原文地址了。

原文如下：

圈复杂度(Cyclomatic Complexity)是一种代码复杂度的衡量标准。它可以用来衡量一个模块判定结构的复杂程度，数量上表现为独立现行路径条数，也可理解为覆盖所有的可能情况最少使用的测试用例数。圈复杂度大说明程序代码的判断逻辑复杂，可能质量低且难于测试和维护。程序的可能错误和高的圈复杂度有着很大关系。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//程序原代码，圈复杂度为&nbsp;2 public&nbsp;String case1(int&nbsp;num) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;String string =&nbsp;null; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(num == 1) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;string =&nbsp;"String"; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return&nbsp;string.substring(0); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;//上面代码的单元测试代码 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;public&nbsp;void&nbsp;testCase1(){ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;String&nbsp;test1&nbsp;=&nbsp;case1(1); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

圈复杂度主要与分支语句（if、else、，switch 等）的个数成正相关。可以在图1中看到常用到的几种语句的控制流图（表示程序执行流程的有向图）。当一段代码中含有较多的分支语句，其逻辑复杂程度就会增加。在计算圈复杂度时，可以通过程序控制流图方便的计算出来。通常使用的计算公式是V(G) = e – n + 2 , e 代表在控制流图中的边的数量（对应代码中顺序结构的部分），n 代表在控制流图中的节点数量，包括起点和终点（1、所有终点只计算一次，即便有多个return或者throw；2、节点对应代码中的分支语句）。

![965bd6ee-2fd9-3494-8589-21361e142595.jpg][]

图1、各判断语句的控制流图

知道了如何计算圈复杂度，我们来使用控制流图重新计算一次case1方法的圈复杂度，其控制流图如下图。状态1表示if（num == 1 ）的条件判断，状态2表示string=”String”的赋值操作。可以通过下面的控制流图得到 e = 3 ; n = 3;那么全复杂度V(G) = 3 - 3 + 2 = 2,既case1的圈复杂度为2。

![03178e41-f201-33e8-9c28-243bb7fe7193.jpg][]

图2、case1的控制流图

在看一个计算全复杂度的例子。程序代码如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;public&nbsp;String case2(int&nbsp;index, String string) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;String returnString =&nbsp;null; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(index &lt; 0) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;throw&nbsp;new&nbsp;IndexOutOfBoundsException("exception &lt;0 "); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(index == 1) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(string.length() &lt; 2) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return&nbsp;string; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;returnString =&nbsp;"returnString1"; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}&nbsp;else&nbsp;if&nbsp;(index == 2) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(string.length() &lt; 5) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return&nbsp;string; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;returnString =&nbsp;"returnString2"; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}&nbsp;else&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;throw&nbsp;new&nbsp;IndexOutOfBoundsException("exception &gt;2 "); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return&nbsp;returnString; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

程序控制流图：

![d394c84b-77e9-31e7-9cfd-ce1d533170c2.jpg][]

图3、case2的控制流图

根据公式 V(G) = e – n + 2 = 12 – 8 + 2 = 6 。case2的圈复杂段为6。说明一下为什么n = 8，虽然图上的真正节点有12个，但是其中有5个节点为throw、return，这样的节点为end节点，只能记做一个。

在开发中常用的检测圈复杂度的工具，PMD,checkstyle都可以检测到高复杂度的代码块。在代码的开发中，配合各种圈复杂度的检测插件，将高复杂度的代码进行适当的拆分、优化，可以大大提高代码整体的质量，减少潜在bug存在。

[https_blog.csdn.net_rangqiwei_article_details_38400277]: https://blog.csdn.net/rangqiwei/article/details/38400277
[http_blog.csdn.net_lg707415323_article_details_7790660]: http://blog.csdn.net/lg707415323/article/details/7790660
[965bd6ee-2fd9-3494-8589-21361e142595.jpg]: /images/20220201/62027114dc1b4807b4df8a39b76afb79.png
[03178e41-f201-33e8-9c28-243bb7fe7193.jpg]: /images/20220201/9a46a37897a14eb8a41fd65cf0d762ca.png
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