Page 168 - 《软件学报》2024年第6期

2744 软件学报 2024 年第 35 卷第 6 期

根据目标问题度量 (GQM) 方法 [38] 评估 SwarmL 在应用程序开发中的效率, 采用应用程序开发时间作为评估
指标, 将 SwarmL 编译系统与应用于全分布式智能建筑系统的 TOS 图形化编程系统 [39] 和 Touch 语言编程系统 [40]
在应用程序开发效率方面进行对比. TOS 图形化编程系统和 Touch 语言编程系统是前期主要用于全分布式智能
建筑系统应用程序开发的编程工具. 其中 TOS 图形化编程系统将变量定义、函数调用等元素封装成图元块, 开发
者可以通过拖拽图元块实现应用程序开发. Touch 语言是一种文本化编程语言, 其采用“基本单元, 邻域, 域”的领
域特定编程模型实现对全分布式智能建筑系统应用程序的敏捷开发. 本节讨论了实验规划与设计, 包括实验对象、
实验设计、实验变量选择和实验过程.
(1) 实验对象
实验对象是参加软件工程研究生课程的 15 名研究生. 所有参与者都学习过面向对象编程、软件工程和分布
式系统, 并至少有使用 C、Java、Visual Studio 和 Eclipse IDE 开发程序的基本经验以及全分布式智能建筑系统的
基本知识.
(2) 实验设计
本实验选取的 15 名实验对象的学术水平和编程能力基本一致. 按照随机化和平衡的原则, 实验对象被分为
给出应用程序开发时间的平均值和标准差. 图
3 组, 每组 5 人. 第 1 组使用 TOS 图形化编程系统, 第 2 组使用 Touch 语言编程系统, 第 3 组使用 SwarmL 语言及
其编译系统. 考虑到变风量系统优化控制任务基本涵盖所有分布式建筑系统控制逻辑 (例如本地计算, 邻域交互,
全局求和等), 3 组实验对象均被要求开发变风量系统优化控制应用程序.
(3) 实验变量
3 组实验变量定义如下.
控制变量: 3 组实验对象开发相同的变风量系统优化控制应用程序.
自变量: 应用程序开发方法.
因变量: 应用程序开发时间.
(4) 实验过程
在实验任务开始之前, 对实验对象进行一次 3 h 的会议培训, 内容包括: (a) 详细介绍 SwarmL 语言及其编译系
统, TOS 图形化编程系统, Touch 语言编程系统的使用方法和程序案例, 并支持实验对象使用不同开发方法练习编
程和编译全分布式智能建筑系统应用程序. (b) 解释变风量系统分布式优化控制任务的算法逻辑. 实验对象被告知
要在确保正确的情况下尽量快速完成对变风量系统分布式优化控制应用程序的开发. 完成开发任务后, 所有实验
对象使用教学平台提交代码, 进而记录每人开发应用程序所用的时间.
(5) 结果分析
使用 t 检验确定开发方法 (自变量) 对开发时间 (因变量) 的影响. 在 α=0.05 时进行 t 检验. 设置假设如下.
零假设 (H0): 对于同一任务, SwarmL 语言及其编译系统与 Touch 编程系统不存在显著差异.
备择假设 (H1): 对于同一任务, SwarmL 语言及其编译系统与 Touch 编程系统存在显著差异.
零假设 (H2): 对于同一任务, SwarmL 语言及其编译系统与 TOS 编程系统不存在显著差异.
备择假设 (H3): 对于同一任务, SwarmL 语言及其编译系统与 TOS 编程系统存在显著差异.
表 2 14 显示了开发时间的箱型图. 表 3 给出零假设的 t 检验结
果. 每个测试产生的结果都小于统计显著性水平 5%. 因此, 本实验的结论是, SwarmL 语言及其编译系统与 Touch
编程系统和 TOS 编程系统在开发时间上的差异是显著的.

表 2 应用程序开发时间对比 (min)

开发方法 平均开发时间 标准差
Touch编程系统 123.00 11.51
TOS编程系统 92.00 6.23
SwarmL语言及其编译系统 76.40 5.16