Использование нечеткой модели при оптимизации характеристик программных средств с помощью многокритериального генетического алгоритма

• Автор: Борисенко, Маргарита Леоновна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил

Содержание
Введение

Глава 1. Задача оптимизации характеристик программных средств и методы решения

1.1 Качество программных средств

1.1.1 Показатели качества программных средств.

1.1.2 Классификация и особенности стандартов качества программных средств.

1.2 Формализация задачи принятия решения

1.2.1 Множество альтернатив.

1.2.2 Критерии оптимальности и ограничения

1.2.3 Оптимизация по множеству критериев

1.2.4 Оптимизация при наличии ог раничений

1.3 Оптимизация .многокритериальных задач с помощью генетических алгоритмов.
1.3.1 Обработка множества ограничений в ЗА
1.3.2 Многокритериальная оптимизация с использованием ЗА
1.3.3 Стратегия принятия решения, использующая задание целевых значений и
приоритетов.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Обработка различных видов неопределенности информации с помощью аппарата нечетких .множеств
2.1 Анализ видов неопределенности информации, характерных для процесса оценивания качества и оптимизации характеристик программных средств.
2.2 Описание различных видов неопределенности с помощью аппарата нечетких множеств
2.3 Основные понятия, применяемые для изложения теории нечетких множеств
2.3.1 Нечеткое множество
2.3.2 Множество уровня
2.3.3 Операции над Имножествами
2.3.4 Свойства множеств уровня
2.3.5 Расстояние Хемминга.
2.3.6 Нечеткое Готношение
2.3.7 Отображение Гмножеств
2.3.8 Математическая структура и свойства класса нечетких множеств
2.3.9 Методы нахождения результатов алгебраических операций над Гвеличинами
2.4 Обзор основных понятий интервального анализа
2.4.1 Интервальные числа
2.4.2 Стандартная интервальная арифметика.
2.4.3 Субдистрибутивность.
2.4.4 Монотонность по включению.
2.4.5 Интервальная арифметика с нестандартными операциями вычитания и
деления.
2.4.6 Обобщенный интервал.
2.4.7 Мнимый интервал.
2.4.8 Интервальнозначное нечеткое множество.
2.5 Методы, применяемые для построения функций принадлежности.
2.6 Обзор сведений о нечетких и лингвистических переменных
2.6.1 Лингвистические неопределенности и вычисление значений лингвистической переменной
2.6.2 Нечеткие условные предложения и композиционное правило вывода
2.6.3 Простые отношения между нечеткими переменными
2.7 Понятие о нечетких алгоритмах
Выводы по главе
Глава 3. Многокритериальная оптимизация с помощью генетического алгоритма при
формировании множества альтернатив и критериев на основе нечеткого подхода.
3.1 Модель объекта оптимизации в терминах популяционной генетики.
3.1.1 Структура нечеткой особи.
3.1.2 Нечеткие критерии оптимальности и ограничения
3.1.3 Нечеткая функция предпочти гельности.
3.2 Алгоритм оптимизации.
3.2.1 Формирование начальной популяции и ранжирование
3.2.2 Назначение приспособленности.
3.2.3 Оператор скрещивания нечетких особей.
3.2.4 Методы преобразования популяции, использующие ниши.
3.2.5 Оператор мутации.
3.2.6 Селекция особей и формирование следующего поколения
3.2.7 Последовательное уточнение предпочтений
3.2.8 Краткое описание структуры МКГЛ ИХ.
Выводы по главе
Глава 4. Оптимизирующий модул для программного комплекса Эксперт, использующий нечеткий эволюционный подход.
4.1 Формализация задачи оптимизации ПС
4.1.1 Модель процесса оценивания качества.
4.1.2 Уровень ранжирования как нечеткое множество.
4.1.3 Подготовка к оптимизации
4.2 Особенности реализации МКГЛ ИХ в оптимизирующем модуле
4.2.1 Особенности структуры особи.
4.2.2 Оператор мутации
4.3 Результаты тестирования МКГА НХ с нестандартными операторами бридинга, кроссовера и мутации
4.3.1 Характеристика тестовых задач.
4.3.2 Влияние параметров генетического алгоритма на эффективность поиска.
Заключение
Список литературы


В реальных условиях при ограниченных ресурсах на проектирование ПС критерием завершения разработки может быть ограничение допустимых затрат при сохранении высокого уровня качества разрабатываемых программных средств. Создание методов, методик и средств измерения значений показателей качества программ, разработка которых полностью завершена, и предъявленных для эксплуатации пользователям. Вторая группа задач призвана обеспечить измерение и регистрацию достигнутых показателей качества программ после завершения процесса их разработки. Если измеренные показатели не соответствуют требованиям технического задания или пользователя, то для их изменения снова решается первая группа задач Имеется ряд стандартов и публикаций, определяющих основные понятия, номенклатуру критериев, методы измерения показателей и метрики качества программ. Адекватный набор показателей качества ПС зависит от функционального назначения и свойств каждого ПС. В соответствии с принципиальными особенностями ПС выбираются номенклатура и значения показателей качества, которые отражаются в техническом задании и в спецификации требований на конечный продукт. Классификация и особенности стандартов качества программных средств. Качество ПС поддерживается и обеспечивается широкой номенклатурой международных I, ШС ЕСМА и национальных стандартов США , I, I, I, Германии I, Франции , Японии I, бывшего СССР ГОСТ и других стран. За рубежом разработка стандартов производится непрерывно, последовательно публикуются проекты и версии стандартов на разных стадиях согласования и утверждения. Отечественная стандартизация в этой области существенно отстает от мирового уровня и представлена только двумя стандартами по показателям качества. Среди стандартов, регламентирующих качество программ, выделяется особая группа стандартов формализующих номенклатуру, понятия и содержание показателей качества различных классов программ для ЭВМ. Состав показателей в этих стандартах на каждом уровне несколько различается, что, повидимому, обусловлено профессиональными интересами разработчиков соответствуюiцего i Iдар I а. В международных стандартах эта группа представлена документом II Оценка программного продукта. Характеристики и качество программных средств и руководство по их использованию. В году введен ГОСТ ИСОМЭК Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководство по их применению определяет шесть характеристик факторов качества, комплексные показатели критерии не определяются. В приложении приведены предложения по определению комплексных показателей. ГОСТ 5 Оценка качества программных средств. Общие положения определяет иерархическую структуру, номенклатуру и содержание понятий качества НС. Эти факторы детализируются в совокупности 9ю критериями качества на втором уровне. Дальнейшая детализация показателей качества представлена метриками и оценочными элементами, которых насчитывается около 0. Каждый из них рекомендуется экспертно оценивать в пределах от 0 до I. Состав используемых факторов, критериев и метрик предлагается выбирать в зависимости от назначения, функций и этапов жизненного цикла ПС. Концепция принятия решения в качестве первичного элемента деятельности рассматривает сознательный выбор одной из альтернатив называемых, в зависимости от их конкретною содержания, стратегиями, планами, вариантами, решениями и т. Выбор производит субъект, принимающий решение СР, стремящийся к достижению определенных целей значений критериев и связанный некоторыми ограничениями. Применение математических методов при принятии решений предполагает построение подходящей математической модели, формализующей проблемную ситуацию. Задача принятия решения задача оптимизации может быть описана кортежем Х, К, С, Р О, А 1. X множество альтернатив ххь. К множество критериев оценки альтернатив, содержащее элементы вида кк,,. С множество ограничений сс,. ССх0,1, в зависимости от того в какой степени альтернатива х удовлет воряет ограничению с. О действие, которое требуется выполнить над множеством альтернатив X найти наиболее предпочтительную альтернативу, выделить множество недоминированных альтернатив, линейно упорядочить множество альтернатив и т. А алгоритм решения задачи.