[发明专利]一种基于拓扑势的软件需求用例优先级排序方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件工程技术领域，特别涉及一种软件需求用例优先级排序方法。

背景技术

20世纪80年代以前，软件开发的焦点一直是编码和设计，需求分析很少受到重视。随着软件系统规模的激增，需求分析在软件开发中的地位越来越重要，直接关系到软件开发的成功与否^[1]。需求分析的一个重要环节是需求的优先级排序(requirements prioritization)^[2]，优先级排序除了能辅助项目管理者判断候选需求实施的轻重缓急，还能帮助他们权衡各方要求、消解冲突和规划增量式版本开发进度，从而达到尽可能减小开发风险的目的。

需求价值评估和基于“成本最小化，价值最大化”原则的比较法是目前需求优先级排序的主要方法。其中，需求价值评估包括层次分析法^[3](analytic hierarchyprocess)、成对比较法^[4](pair-wise comparisons)和规划法^[5](planning game)等，但这些方法均受用户核心业务价值、开发团队可用资源、开发者和用户对系统目标和限制的理解程度、环境的演化等诸多因素影响^[6]，难以有效支持实际项目的实践。以“成本最小化，价值最大化”作为需求优先级排序的原则^[7]，基于自适应^[6]、动态规划^[8]、多属性群决策^[9]等技术的新方法被相继提出，但上述方法也存在如下问题：

(1)需要综合理解候选集中的用户需求属性(目标、价值、风险、与其它需求的依赖关系等)并做出权衡，在很大程度上依赖需求分析师的个人能力和经验，这使得方法的通用性受到很大的限制；

(2)忽视了用户需求之间的依赖关系^[10]，而且实践表明^[10]，从整体和全局(如网络)的角度来分析需求间的各种依赖，更有助于客观地评价需求的重要性；

(3)当软件需求的规模快速增长时，由于过于关注用户需求的内容，已有方法的可伸缩性(scalability)不强^[11]，导致处理需求优先级排序的效率会受到明显影响。

用例(Use case)是一种从系统使用者角度描述软件需求的方法，刻画“谁”使用目标系统能做“什么”，而不是“怎么做”^[12]。该方法最早由Ivar Jacobson博士提出，后被集成到UML(Unified Modeling Language)规范^[13]中，成为一种业界标准化的需求表述方式，广泛应用于软件需求获取和建模中。UML定义了包含(include)、扩展(extend)和泛化(generalization)关系来显式描述需求用例间的依赖关系，从而形成较为完整的软件需求模型。如果忽略用户需求中的一些主观因素，将需求用例抽象为节点、需求用例间的依赖关系抽象为有向边，则可使用网络模型来刻画软件需求模型，这样需求用例的优先级排序就可抽象为网络节点在网络中的重要性排序问题。

传统社会网分析(social network analysis)一般使用度(degree)、介数(betweenness)和接近度(closeness)等指标来评价网络中节点的重要性^[14]，另外，Google的PageRank^[15]是一种通过链接分析来计算网页相对重要性的算法，但上述方法在刻画节点间的相互作用和局域(local)影响方面存在不足^[16]。例如，度、介数和接近度指标均未考虑节点间的相互作用；PageRank算法虽然通过基于链接的评分机制来描述节点间的相互作用，但却未考虑节点间的局域影响，而在实际中这种影响确实是存在的，它类似于物理学中的粒子(particle)的场(field)。粒子都具有一定的场，并对场内的其它粒子产生影响而形成势，这种相互作用力反比于粒子间的距离，且随着距离的增加而迅速减小^[17]，具有十分明显的局域特性。