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利用簡單的一元線性回歸分析估計軟件項目開發(fā)時間

2011/4/8 8:50:15 |  5287次閱讀 |  來源:UML   【已有0條評論】發(fā)表評論

團(tuán)隊最近做過的5個項目的數(shù)據(jù)資料(這里當(dāng)然歷史項目越多越好,不過筆者這個朋友的團(tuán)隊只有5個項目的記錄),得到如下數(shù)據(jù):

項目工期(y):     424     267     90     331     160     (人時)

用例數(shù)量(x1):   37  20  6  18  12

實體數(shù)量(x2):   15  9    4  11  14

數(shù)據(jù)表數(shù)量(x3): 25 18  7  16 18

下面就是計算各個相關(guān)系數(shù)了,計算相關(guān)系數(shù)是一項機(jī)械且乏味的活動,一般都會交由相應(yīng)的工具去完成。不過您要是感興趣,也可以自己代入上述公式手算。下圖是我用Excel計算的結(jié)果:

一般來說,|r|大于0.7就有很好的相關(guān)性了,而從計算結(jié)果可以看出,用例數(shù)量x1和工期y的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.93,最為優(yōu)秀,而數(shù)據(jù)表數(shù)量x3也達(dá)到0.83,唯有實體數(shù)量x2的相關(guān)系數(shù)僅為0.65,質(zhì)量較差。因為|r(x2,y)|<0.7,所以這里首先排除掉。

到了這里似乎我們可以順利成章選擇x1作為最終Proxy,但是還有一點要考慮,就是顯著性。所謂顯著性就是在偶然情況下得到此結(jié)果的概率,如果顯著性不足,說明這個結(jié)果不可靠。顯著性t值的計算公式如下:

因為n=5,這里自由度為3,然后查詢t分布表,得到95%預(yù)測區(qū)間為3.182。因為一般顯著性<0.05則認(rèn)為顯著性較好,所以如果t的值大于3.182,我們則可以接受。不過如果使用工具的話,一般可以用t檢測直接得出顯著性,這里我用Excel得到r(x1,y)的顯著性為0.006,r(x3,y)的顯著性為0.007(如圖2所示),都遠(yuǎn)小于0.05,顯著性均非常好。所以根據(jù)擇優(yōu)錄取原則,我們選擇x1:需求文檔中用例數(shù)量作為預(yù)測Proxy。

得到x的值

在上文中,我們通過相關(guān)性和顯著性分析,最終決定使用需求文檔中的用例數(shù)量作為x。下面就是要確定x的值,這個不必多說,直接從需求文檔中得到相應(yīng)的數(shù)量即可。

確定相關(guān)函數(shù)f

知道了x的值,下面就是要確定相關(guān)函數(shù)了。這一步是最艱難也是最有技術(shù)性的,因為相關(guān)函數(shù)不但和數(shù)理因素相關(guān),還與開發(fā)團(tuán)隊、團(tuán)隊中的人以及管理方法有關(guān)。如果人員變動很大或管理方法做了很大的調(diào)整,歷史數(shù)據(jù)可能就不具備參考價值了。不過如果團(tuán)隊的開發(fā)水平和管理方法沒有重大變動,這個函數(shù)還是相對穩(wěn)定的。

在函數(shù)選型上,一般會選擇線性函數(shù),當(dāng)然我個人對此是十分懷疑的,但是這里為了簡單起見,我們姑且照例使用線性函數(shù)作為預(yù)測模型。這樣可以建立一元線性回歸模型如下:

這個函數(shù)并不是簡單的線性函數(shù),而是包含了一個隨機(jī)變量ε,這是一個服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量。上述模型的直觀意義可以如下描述:a代表與x即用例數(shù)量無關(guān)的起始時間,b代表每一個用例所耗費的平均時間,而ε代表開發(fā)中的不確定性。在不同的團(tuán)隊中或不同的管理方法下,a,b和ε都是不一樣的,但是當(dāng)團(tuán)隊和管理方法相對穩(wěn)定,可以認(rèn)為a,b和ε是可通過歷史數(shù)據(jù)估計的。而因為ε的期望為0,所以只要給出a和b的合理估計,就可以得到y(tǒng)的一個無偏估計。

下面我們估計a和b的值。估計方法有很多,如曲線擬合法或最小二乘法。這里我們采用最小二乘法進(jìn)行估計。

最小二乘法估計的基本原理如下:

求極值可以使用微積分中的求極值方法,首先令Q(a,b)對a和b分別求偏導(dǎo),并令偏導(dǎo)為零,得如下方程組:

經(jīng)過一系列計算和推導(dǎo),最終可得到:

將以前的歷史數(shù)據(jù)代入上述方程,就可以得到a和b的最小二乘估計。同樣,這種機(jī)械而乏味的計算一般交由工具去完成。我用Excel得到a和b的估計分別為56.251和10.653。Excel分析結(jié)果如圖3所示:

根據(jù)估計結(jié)果,我們可以得出相關(guān)函數(shù)為y=56.251

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