环路复杂度怎么计算的

环路复杂度（Cyclomatic complexity）是衡量软件复杂度的一种指标，用于评估代码中程序的控制流程的复杂度。其计算方法是通过统计程序中的操作符和分支语句的数量来确定程序的环路复杂度。环路复杂度越高，代码的测试和维护难度就会越大。因此，了解如何计算环路复杂度并关注其特征对于编写高质量的代码至关重要。本文将从多个角度详细介绍环路复杂度的计算及其特征。

一、基本原理

环路复杂度是通过图论方法来计算的，其中程序中的每一个控制流结构（如if/else语句，while循环语句等）都可以转化为一个节点。如果两个控制流结构之间存在直接的“跳转”，则它们之间就可以画一条边。由此得到的图称为控制流图（Control Flow Graph，简称CFG）。计算环路复杂度的方法就是通过统计控制流图中的回路（即环）的数量来确定的。

根据程序的控制流图，环路复杂度的计算公式为：

M = E - N + 2P

其中，E为控制流图中边的数量，N为节点数量，P为程序的入口点数量。环路复杂度M表示控制流图中环的数量加1。这里的加1是因为如果程序不存在任何控制结构，环路复杂度应该是1（即程序只有一个顺序结构）。

二、计算实例

以一个简单的C语言程序为例，我们来计算控制流图的环路复杂度。

```c

#include

int main()

{

int a, b;

scanf("%d%d", &a, &b);

if (a > 0)

{

printf("a is positive.\n");

}

if (b > 0)

{

printf("b is positive.\n");

}

return 0;

}

```

程序的控制流图如下图所示：


根据公式M = E - N + 2P，可以得到：

E = 5（图中有5条边）

N = 6（图中有6个节点）

P = 1（程序入口点数量为1）

将这些数据带入公式，得到环路复杂度M为2。因此，该程序的控制流程相对简单，环路复杂度不高。

三、特征分析

在实际编写代码时，环路复杂度越低越好，因为低复杂度的代码更容易理解和维护。以下列举了一些特征，这些特征会导致环路复杂度升高，从而增加代码的难度。

1.复杂条件语句

多层if/else结构和switch语句将增加环路复杂度。如果在这些结构中添加多个逻辑运算符，例如 && 或 ||，复杂度可能会进一步升高。

2.循环结构

循环结构包括while、do-while、for等语句，它们都有可能产生多个环路。尤其是嵌套在循环内部的控制语句，如if/else语句和switch语句，将导致环路复杂度更高。

3.过长的函数

函数应该只做一件事情，并且应该足够小，否则将会产生多个入口点和出口点。这将使环路复杂度升高并增加调试和测试的难度。

四、如何减少环路复杂度

为了减少环路复杂度并编写更容易维护和测试的代码，可以采取以下一些措施：

1.合理使用函数和模块

函数应该只执行一个任务，如果函数过长，就应该考虑拆成多个小函数。这可以减少环路复杂度，并使代码更易读写。

2.采用适当的控制结构

使用if/else if/else语句时，应该尽可能使用switch语句。同时，可以使用三目运算符替换条件语句。

3.避免嵌套循环和条件语句

代码中应该避免过多的嵌套。如果需要多个嵌套，可以考虑将它们作为单独的函数或模块来处理。