環形複雜度詳解

一、環形複雜度怎麼計算

環形複雜度（Cyclomatic Complexity）是用于衡量代碼複雜度的一種指標，簡單說，它是一個函數中所有可能路徑條數的上界。環形複雜度可以幫助開發者評估代碼質量，找出潛在的軟件缺陷。

環形複雜度的計算方法是通過計算程序的控制流圖（Control Flow Graph，簡稱CFG）上的節點數和分支數，得到程序的環形複雜度。每個函數都有一個環形複雜度，通過這個指標，我們可以得知函數是否過於複雜，是否需要拆分成多個函數。

二、環形複雜度獨立路徑

獨立路徑是指程序執行過程中，不重複經過同一個邊（或弧）的路徑。環狀結構會增加路徑的數量，因此環形複雜度代表了獨立路徑條數的上限。

通過計算控制流圖找出所有獨立路徑，可以用來測試和覆蓋測試。控制流圖中每個節點都是至少一個路徑的終點，因此找到所有節點並且將它們連接起來，可以得到程序的所有可能路徑。

三、環形複雜度的三種計算方法

計算環形複雜度有三種方法：

1. 基於圖論

function getCyclomaticComplexityUsingGraph(controlFlowGraph) {
  const edges = controlFlowGraph.edges();
  const nodes = controlFlowGraph.nodes();
  const complexity = edges.length - nodes.length + 2;
  return complexity;
}

該方法利用圖中的節點和邊數的關係求解環狀結構，可以在代碼編輯器中對應的插件中使用。

2. 基於解析樹

function getCyclomaticComplexityUsingAST(ast) {
  const nodes = [];
  const edges = [];
  traverse(ast, {
    enter(node, parent) {
      nodes.push(node);
      if (parent) {
        edges.push([parent, node]);
      }
    }
  });
  const complexity = edges.length - nodes.length + 2;
  return complexity;
}

該方法利用語法樹求解環狀結構，需要解析AST。因為語言的複雜性可能要編寫很多代碼，因此不適合簡單的程序。

3. 基於程序文本

function getCyclomaticComplexityUsingCode(text) {
  const complexity = text.split(/\b(if|while|for|case).+\{/g).length - 1;
  return complexity;
}

該方法基於程序文本計算環形複雜度。這種方法不需要解析語法樹或者圖，可以快速地獲得環形複雜度。

四、環形複雜度公式

環形複雜度的公式如下：

M = E - N + 2

M為環形複雜度，E為圖中邊的數量，N為圖中節點的數量。

五、環形複雜度意義

環形複雜度可以用于衡量代碼質量、可維護性和可讀性。一般來說，環形複雜度越高，代碼就越難懂、難以維護。

通常情況下，環形複雜度超過10就表明代碼過於複雜，需要對代碼進行拆分或者重構。

六、環形複雜度計算公式

通過基於程序文本計算環形複雜度的方法，環形複雜度的計算公式如下：

M = P + 1

M為環形複雜度，P為程序中的if語句、while語句、for語句和case語句數量。

七、環形複雜度四種方法

我們可以使用不同的方法來計算環形複雜度：

1. 圖論法
2. 解析樹法
3. 邊界計數法
4. 公式計算法

八、環形複雜度例題

在下面的代碼中，為while循環，if分支和函數調用等控制語句計算環形複雜度。

function playGame(score) {
  let level;
  if (score >= 80) {
    level = 3;
  } else if (score >= 60) {
    level = 2;
  } else {
    level = 1;
  }
  
  while (score > 0) {
    if (score >= 10) {
      score -= 10;
    } else {
      score -= 5;
    }
  }
  
  return level;
}

計算過程如下：

1. if語句、while語句和函數調用語句數量為4，環形複雜度為4。
2. 根據控制流圖可以得到，節點數為7，邊數為8，環形複雜度為8-7+2=3。
3. 根據公式計算，P=4，環形複雜度為5。

九、環形複雜度區域怎麼看

計算環形複雜度還需要考慮控制流圖的區域數量，區域數量是指圖中的緊湊區域。區域數量可以幫助開發者評估代碼性能，找出代碼中的瓶頸區域。

一個區域是由一個頂點和一組出度等於入度的邊組成的。選擇一個區域作為基本區域，然後通過合併頂點的方式來計算區域數量，具體實現可以使用Tarjan算法和Depth First Spanning Tree。

十、環形複雜度區域數選取

環形複雜度區域的計算往往與程序的結構有關，因此選擇合適的區域數很重要。常見的選擇有：

1. 函數或者方法（如Control Abstraction一章節所述）
2. 文件
3. 目錄
4. 系統
5. 業務流程

十一、小結

環形複雜度是度量代碼複雜度的一個重要指標，可以幫助開發者評估代碼質量和可維護性。我們通過對環形複雜度的計算方法、公式和計算例子等方面的介紹，了解了環形複雜度的定義和計算方式。