指导方法论文提纲

论文题目：基于SonarQube的学习者代码质量评估与指导方法研究与实现

摘要：代码质量决定了软件的开发、维护成本。高质量的代码,具有可维护性高、鲁棒性强、扩展性好等特征,能够减轻大量开发者的时间和精力。对于编程学习者以及开发者而言,代码质量都十分重要。但是现在的编程教育,无论是传统的编程教育课堂,还是在线编程学习平台,都侧重于学习者的代码是否完成任务以及代码的功能性,而忽视了对学习者代码质量的评估和指导。这致使学习者编程质量缺普遍较低,学习者的代码质量水平与实际工业级软件开发要求的水平之间,存在着巨大的鸿沟。静态代码分析工具就是代码质量提升的关键技术之一,静态代码分析工具能够方便快捷的帮开发者定位到代码中的质量问题,从而提高代码质量。但是它却存在着提示过多代码警报的缺陷,这使得真正对开发者重要的代码警报不易被发现,大大降低了静态代码分析工具的“有效性”。为了使静态代码分析工具更好的发挥其作用,让开发者更节约时间和精力,也为了编程学习者能够得到对其代码质量更全面有效的指导。本文围绕着静态代码分析工具Sonar Qube的警报信息,对学习者代码质量的评估和指导从不同的角度展开了分析和研究,主要工作和贡献总结如下:第一,缺陷相关代码警报重要性评估方法。我们首先设计了一套自动化警报标注方法,包括通过SZZ算法,将项目中的版本分类为缺陷修复版本和包含缺陷版本,通过增量扫描的方式进行分析扫描,再进一步获取到对应行的警报。然后,我们以警报作为特征,版本类型作为分类值,使用三种分类模型算法,在共计约30,000个版本上进行实验,选择最优的Random Forest模型将其特征重要度作为警报排序的依据。该排序能为开发者修复警报时提供优先级参考,并为下一步的学生代码质量评估做出铺垫。第二,编程学习者的代码质量评估和指导方法。我们在前人的基础上,结合Sonar Qube静态代码工具中的警报类别,设计了一套以教学为目的代码质量分类模型。该分类模型包含6个一级分类和9个二级分类,我们以特定的规则筛选了61条Sonar Qube中的警报,将其依次划分到对应的类别。在分类的结果中,我们列举出了每一类中包含的警报,并对部分类别中的警报进行了实例分析。最后,我们将该分类体系具体的运用在线编程项目数据上,定量分析了学生总体的代码质量情况。该代码质量分类评估相比原有的类别,在同样适合静态代码分析警报的情况下,更符合学习者的认知特点。第三,在线编程学习综合能力评估系统设计。我们以Edu Coder平台为基础,围绕学生的代码数据、行为数据等制定了一套在线编程学习综合能力评估方法,该方法包含三种关键指标,分别是基础统计、代码质量评估和编程效率。然后我们设计了该系统的基本层次架构以及相应的界面设计。

关键词：静态代码分析;SonarQube;代码质量;学生能力评估

学科专业：计算机科学与技术

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 自动化代码分析

1.1.2 警报

1.1.3 代码缺陷

1.1.4 静态代码分析工具

1.1.5 在线编程教育

1.2 课题面对的挑战

1.3 相关研究现状

1.3.1 区分静态分析可执行警报相关研究

1.3.2 学习者代码质量评估和指导相关研究

1.4 研究内容与贡献

1.5 论文结构

第二章 缺陷相关代码警报排序技术

2.1 引言

2.1.1 研究背景

2.1.2 相关工作

2.2 自动化警报标注方法

2.2.1 项目版本分类

2.2.2 警报获取

2.2.3 警报标注

2.3 缺陷相关警报排序模型

2.3.1 数据处理

2.3.2 分类模型选择

2.3.3 警报特征排序

2.4 实验设计

2.4.1 项目数据集

2.4.2 模型评价指标

2.5 实验结果

2.5.1 问题一:警报重要度排序

2.5.2 问题二:警报排序结果与Sonar Qube评级对比

2.6 本章小节

第三章 学习者代码质量评估和指导技术

3.1 引言

3.1.1 研究背景

3.1.2 相关工作

3.1.3 研究问题

3.2 学习者代码质量分类评估方法

3.2.1 分类模型

3.2.2 划分警报

3.3 实验设计

3.3.1 课程数据集

3.3.2 学习者警报数据集

3.4 实验结果

3.4.1 问题一:学习者代码质量分类结果

3.4.2 问题二:学习者代码质量分析

3.5 本章小节

第四章 在线编程学习综合能力评估系统设计

4.1 引言

4.1.1 研究背景

4.1.2 相关工作

4.2 在线编程学习综合能力评估方法

4.3 系统设计

4.3.1 系统总体架构设计

4.3.2 系统原型界面设计

4.4 本章小节

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录 A 警报排序完整结果