2 软件质量保障与测试

第三讲 质量的度量 “度量”就是对象(物体或性质)在数值体系上的影射。也就是用一个数值描述这个对象。因此，它必须遵循如“唯一性”之类的规则。这就产生了“度量学”。软件的质量度量也必须符合度量学的一般规律。 在软件的质量要素中有一些可以直接度量。 有一些不能直接度量。 还有一些是不能常规方法加以度量的。 1，度量的数学理论 奥林匹克运动会就是各类度量体系的大展示。比赛决定胜负的因素有： 计时(距、高)类(田径、游泳、自行车等)； 计数类(足球、篮球、曲棍球等)； 计局类(乒乓球、羽毛球等)； 评判类(包括跳水、艺术体操等)； 其他(混合类)(拳击、柔道等)。 因为必须决定胜负，度量是必不可少的。 实现度量的前提是建立科学的度量体系(竞赛规则)。 度量理论对自然科学、社会科学、工程应用都是有用的。 当我们对物体、事件或性质进行度量时我们必然会遇到以下问题： (1)必须对度量的属性有充分的认识和了解。无此不能给予有意义的度量。 (2)我们设计一个度量模型，必须能判断从这个度量模型得到的结果是否正确地反映所需的度量？ (3)当我们陈述这个度量结果时，怎样陈述才是有意义的？绝对的还是相对的？清晰的还是模糊的？二值的还是多值的？ (4)在度量中我们需要哪些度量信息和采用那种统计运算？ 这4方面是逐个深化的。 度量学是一个数学的分支。度量、度量方法、度量含义等都需要有严格的定义和规定。 度量要素 所谓“度量”就是把数值/符号赋予客体或事件 。 度量的要素有： 被度量的物体/事件或它的属性Q； 拟赋予物体/事件或其属性的数值(或符号)N； 使被度量属性与数值相联系的映射M。 定义3-1 一个度量有三个部分组成: 经验性关系系统 Q=(Q，R)，其中Q 为被度量客体的集合，R={ R1,R2，……,Rn }是Q集合上的一系列关系；经验关系系统是对度量对象非数值的刻画。 数值关系系统 N=(N，P)， 其中N为数值或符号的集合, P={ P1,P2,……,Pn }是N集合上的一系列关系。 M : Q→ N 。M(x)为客体x在被度量属性方面的度量。值。 经验关系系统的某些性质 就可度量的客体集合而言，至少应该是： 可比的(百米速度的快和慢、铁饼投掷的远和近、系统无故障工作时间的长短)； 可传递的(存在确定的序) 是否存在可加性(如接力赛的快慢、双机冗余系统的正常工作长短)或其他的性质。只有当加运算或其他某一种运算能够反映客观现实时才有意义。(如双机冗余系统可靠度的加运算就没有意义，概率不能算术相加) 表示定理 R(q,……,r) ?P ( M(q),……,M(r))。 对任意 q,……r∈ Q，客体之间的经验性关系等价于各客体影射之间的数值关系。 这个定理对于度量学来说非常重要，不能证明其成立的度量是无意义的。 证明定理的前提是对经验关系的表述。 (许多竞赛规则如果不能以完备、准确、无多义性的形式化地给出，就不能得到公认的度量)。 以评判类体育项目度量为例： 每一名裁判的打分都是一个度量，应满足表示定理(条件是打分规则是完整、准确和无多义性)。那么，综合的评分的优劣顺序和裁判个体评分顺序应该一致。(为防止裁判偏袒，扣除一个最高分和一个最低分后，这样的统计运算方法，如果裁判并没有偏袒，顺序的一致性反而被破坏了，因为所谓扣除，实际上并未扣除。这个方法也许防止了偏袒，但是从度量学角度来看，违反了表示定理)。 标度和标度类型 一经验系统可能通过不同的影射M到同一个数值系统。 华氏和摄氏(还有绝对温度)是关于温度、公里/h和英里(俄里)/h都是关于速度在实数系统上的度量。(除了公制，各国几乎都有自己的长度、面积、体积、重量、日历的计量。) 一经验系统可能通过不同的影射M到不同的数值系统。放大倍数和分贝都是关于电平增衰的度量,但是前者仅在正实数系统，而后者在实数系统。 所谓标度就用满足表示定理的一个“三元组” (Q，N，M)来称谓 。 如果能够找到不只一个三元组符合表示定理，就有几个标度。 如果度量的约束关系越少，标度就越多。 同一种物理属性在不同的领域中可能使用不同的标度。 标度类型是反映一种标度提供度量的特征。符合某一特征的标度被认为是一类的。 与标度有关的重要问题有三个： (1)如何选取数值关系系统 可选取的数值系统有很多：如实数集、整数集、自然数集等，仅就实数而言有在(- ∞， ∞)、 [0， ∞)、[0，1]区间内的实数等系统。原则是： 不悖于经验关系系统的基本性质(如可比性、传递性等)； 便于度量结果的陈述和应用(如音响系统使用增益的度量)； 某些习惯和传统(英制系统)。 有些常用的标度是不尽合理的。 (2)影射函数