- 【书名】：软件架构——Python语言实现
- 【主题】：圈复杂度
- 【摘要】：圈复杂度（Cyclomatic Complexity）是衡量计算机程序复杂程度的一种措施。它根据程序从开始到结束的线性独立路径的数量计算得来的。在 Python 中可以使用 mccabe 包测量程序的圈复杂度。
1 圈复杂度
对于没有任何分支的代码，它的圈复杂度为 1 ，意味着代码只有一条路径。例如下面的函数：
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def (a, b): return a + b |
对于有一条分支的代码，它的圈复杂度为 2 ，比如下面递归计算阶乘的代码：
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def factorial(n): if n == 0: return 1 else: return n * factorial(n-1) |
在 1976 年， Thomas J. McCabe 开发了使用有向图计算复杂的算法。为了得到这个指标，程序控制流程图可以画成一个有向图，其中：
- 节点表示一个程序块
- 边表示从一个程序块到另一个程序块的控制流
根据程序的控制图，McCabe 复杂度可以表示为
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M = E - N + 2P |
其中：
- E：边的数量
- N：节点的数量
- P：连接组件的数量
2 McCabe的使用
在 Python 中可以使用 McCabe 包测量程序的圈复杂度。它可以当作一个独立的模块，也可以当作程序的一个插件。可以使用 pip 安装模块
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pip install mccabe |
2.1 作为命令行使用
和 unittest 、flake8 等工具一样。
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$ python -m mccabe --min 5 mccabe.py
("185:1: 'PathGraphingAstVisitor.visitIf'", 5)
("71:1: 'PathGraph.to_dot'", 5)
("245:1: 'McCabeChecker.run'", 5)
("283:1: 'main'", 7)
("203:1: 'PathGraphingAstVisitor.visitTryExcept'", 5)
("257:1: 'get_code_complexity'", 5)
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2.2 作为 flake8 插件
当 flake8 版本在 2.0 以上和 McCabe 已经安装的情况下，该插件可用。
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$ flake8 --version 2.0 (pep8: 1.4.2, pyflakes: 0.6.1, mccabe: 0.2) |
在命令中使用 --max-complexity 选项即可。
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$ flake8 --max-complexity 10 coolproject ... coolproject/mod.py:1204:1: C901 'CoolFactory.prepare' is too complex (14) |
根据 McCabe 圈复杂度大于 10 ，就认为是 too complex ，需要进行重构以降低复杂度。
3 程序控制图
3.1 生成程序控制图
以上述 factorial 函数代码为例子，将其保存为一个 factorial.py 文件中，如下：
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def factorial(n): if n == 0: return 1 else: return n * factorial(n-1) |
第一步 使用 python -m mccabe factorial.py -d
输出 dot 文本图形描述语言的有向图。
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graph {
subgraph {
node [shape=circle,label="If 4"] 2187726207240;
node [shape=circle,label="3:0: 'factorial'"] 2187726207016;
node [shape=circle,label="Stmt 5"] 2187726207408;
node [shape=point,label=""] 2187726207296;
node [shape=circle,label="Stmt 7"] 2187726207520;
2187726207240 -- 2187726207408;
2187726207240 -- 2187726207520;
2187726207016 -- 2187726207240;
2187726207408 -- 2187726207296;
2187726207520 -- 2187726207296;
}
}
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第二步，Graphviz渲染图片
Graphviz 是 AT&T Labs Research开发的图形绘制工具软件.它使用一个特定的DSL(领域特定语言): dot作为脚本语言，然后使用布局引擎来解析此脚本，并完成自动布局。graphviz提供丰富的导出格式，如常用的图片格式，SVG，PDF格式等。
打开 Graphviz 编辑器，将上述文档保存为 factorial.gv 文档，生成程序控制图。
第三步，计算 McCabe 复杂度
根据公式，复杂度： M = 5 - 4 + 2 x 1 = 2
4 降低复杂度
使用字典替代复杂的 if-else 分支代码是 Python 中降低复杂度一个有效的方法。
比如可以将下面的分支代码：
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def f(x): if x == 'a': return 1 elif x == 'b': return 2 else: return 9 |
改为下面的字典映射代码
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def f(x):
return {
'a': 1,
'b': 2
}.get(x, 9)
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复杂度也从 3 降低到 1 。
5 参考资料
原文:大专栏 圈复杂度和McCabe
原文地址：https://www.cnblogs.com/chinatrump/p/11612031.html