日本語バージョン Github: https://github.com/youfbi008/SimilarHighlight Visual Studio Gallery: http://goo.gl/KqtTvY

1. A Tool to Suggest Similar Program
Element Modifications
早稲田大学 情報理工学研究科 楊 玉江
国立情報学研究所 坂本 一憲
早稲田大学 情報理工学部 鷲崎 弘宜
早稲田大学 情報理工学部 深澤 良彰

2. 研究概要と貢献内容
2
 特定のタスクで最少キー入力回数が減少できると
 プログラミング手間が減少
 プログラミングの生産性が向上
 プログラミングタスクは連続した類似作業を必要とする
 連続した変更作業、変更すべき箇所を見逃すことが多い
 貢献内容：連続した変更作業の支援
 類似したプログラム要素検出のアプローチの提案
 キーボード操作支援ツールの開発
 変更可能な要素をハイライトしてプログラマーに提案
 次の変更にキーボード操作の支援、キー入力回数を減少
 ツールの利用による生産性向上の評価

3. 研究概要と貢献内容
3
 簡易プレビュー(動画)

4. 研究の目的: 類似した要素のパターン
4
 類似した要素：類似したソースコード断片に位置と特徴も類似して
いるプログラム要素
 類似した要素に対する代表的なパターン
 パターン 1: メソッドのパラメータ(Method parameters)
 パターン 2: switchブロックのcase値(Case values)
switch (intSelector) {
case 111:
this.GetMultiply(local_int_1, strNum[intSelector]);
Console.WriteLine("The first case.");
break;
case 222:
this.GetMultiply(local_int_2, strNum[intSelector]);
Console.WriteLine("The second case.");
break;
case 333:
this.GetMultiply(local_int_3, strNum[intSelector]);
Console.WriteLine("The third case.");
break;
....... }
この例、アプローチ
の紹介にも使用
Method parameters
Case
values

5. 研究の目的: 類似した要素のパターン
5
 類似した要素における代表的なパターン
 パターン 3: 配列の要素(Array elements)
 パターン 4: ローカル変数名または値(Local variables)
 パターン 5: メソッド名(Method names)
void function_A (int a, int b) {
string[] strNum = new string[] {
"one", "two", "three", "four", "five", "six",
"seven", "eight", "nine",
};
}
void function_B () {
int local_int_C = 111;
string local_String_D = "Hello world";
}
Method
names
Local variables
Array elements

6. 研究の目的: 従来の操作方法
6
 要素を変更する操作方法
 テキストを消してから入力（ＢａｃｋＳｐａｃｅキー）
 テキストをセレクトしてから入力 （本稿対象）
 要素のテキストのセレクト方法
 マウス派
 Double-Click
 Click-and-Drag
 キーボード派
 [Shift]+arrow
 [Ctrl]+[Shift]+[Right arrow] | [Left arrow]

7. 問題: コーディング中のキー操作コスト
7
 変更すべき要素が多かったり、ソースコードに散らばって
いたりする場合
 変更すべき要素を見逃
さないため、時間を要する
 次々と要素を見つける
のに、時間を要する
 連続したキーボード
操作が面倒

8. 問題: コーディング中のキー操作コスト
8
 キーボード派の方を対象とした実験
 パターンごとに類似した要素が九つあり、各要素のテキストを
書き直し
 最少キー入力原則
 セレクトと移動操作が全体に占める割合を求め
結果：コーディングの中、セレクトと移動操作のコストが無視できない存在
セレクトと
移動操作
その他の操作
（要素の入力）
全体の３３％

9. SimilarHighlightの全体像
9
Code2Xml
ソースコード
パーサ
要素の部分木を比較
4
7 8
20
16
候補ノード
集合
Visual Studio IDE
dll
1
5
9 10
2 3
4
7 8
6
11 12
構文木
...
...
全ての候補ノードが類似
度パターンと比較
要素をハイライト
構文木
に変換
候補ノード
タイプ(TOP)
候補ノード網羅
類似した要素
(マッチした要素)
TOP
YYY ZZZ
類似度
パターン32
24
11
5
9 10
TOP
YYY AAA
Targe
t
TOP
YYY
..
..

10. 構文木に変換、対応するノードの確定
10
 ソースコードがCode2Xmlライブラリにより構文木に変更
 Console.WriteLine("The first case."); のXMLテキスト（簡略）
<brackets_or_arguments id="257">
<arguments id="276">
<TOKENS id="char_literal279">
<TOKEN id="char_literal279" …>(</TOKEN>
</TOKENS>
<argument_list id="280">
<STRINGLITERAL id="set1275">
<TOKEN id="set1275" startline="86"
startpos="38" end-line="86" endpos="55">
"The first case."</TOKEN>
</STRINGLITERAL>
</argument_list>
<RPAREN id="char_literal281">
<TOKEN id="char_literal281" …>)</TOKEN>
</RPAREN>
</arguments>
</brackets_or_arguments>
位置情報
最外有効先祖(Outermost ancestor)
先祖ノードの中、ほかの直接子ノード
がなく一番外側のノード
最外有効先祖のノードタイプ
プログラム要素のタイプとみなす
タイプ
argument_list
STRINGLITERAL
"The first case."
TOKEN
構
文
木
中
の
表
現
ノード省略

11. 部分木の比較
11
 "The first case." と "The second case."の部分木の比較
 構文木に要素に対応するノードの位置の確定
brackets_or_arguments
(
"The first case."
一部ノード省略
Console
.
WriteLine
argument_list )
Console.WriteLine("The second case.");
brackets_or_arguments
(
"The second case."
Console
.
WriteLine
argument_list )
Console.WriteLine("The first case.");
TOKEN TOKEN

12. 類似度パターン: 周囲ノード集合の比較
12
 要素の周囲ノード集合の比較
 周囲ノード（先祖ノード、兄弟ノード、子孫ノード）の網羅
一部データ省略
ノード集合
[23]:argument_list280
[24]:argument_list>'"
The first case."'
[25]:argument_list-'('
[26]:argument_list-')'
[28]:argument_list-
TOKENSchar_literal279(
[29]:argument_list-
RPARENchar_literal281)
ノード集合
[23]:argument_list280
[24]:argument_list>'"
The second case."'
[25]:argument_list-'('
[26]:argument_list-')'
[28]:argument_list-
TOKENSchar_literal279(
[29]:argument_list-
RPARENchar_literal281)
"The first case."のノード集合 "The second case."のノード集合
類似度
パターン
[23]:argument_list280
[25]:argument_list-'('
[26]:argument_list-')'
[28]:argument_list-
TOKENSchar_literal279(
[29]:argument_list-
RPARENchar_literal281)

13. 20
類似度パターンにマッチした要素の網羅
13
 候補ノードタイプを利用して候補ノードを抽出
候補ノードタイプ
（argument_lis）
t
20
16
候補ノード
集合
32
2411
類似度パターン
brackets_or_arguments
(
"The first case."
argument_list )
brackets_or_arguments
(
"The second case."
argument_list )
brackets_or_arguments
( argument_list )
argument_list
各自の周囲ノード集合
候補ノード
抽出
共通データ数 敷値 類似した要素
比較
＞
...
11 16 ...

14. Visual Studioの拡張機能
14
 連続してセレクトされた要素に類似した要素を全てハイライト
 ショートカットキーの利用により前か次の要素がすぐ見つかり
 要素のテキストがセレクトされる状態
• 右側にマーカーバーを追加、要
素の相対位置を表示
• “Similar”のアウトプットウィンド
ウを追加、類似した要素の情報
を提供
• 機能の有効化または無効化
敷値などの設定機能

15. 評価１: 最少キー入力回数の減少
15
 実験１：従来の方法での実験結果と比較
 研究目的の実験を再実施
 セレクトと移動操作における最少キー入力原則
 ツールの利用すると従来方法の比較
結果：セレクトと移動操作がツールの利用によってほとんど７０％減少

16. 評価２: 手間の減少による生産性の向上
16
 実験２： １０個のcaseブロック、４種類の要素の修正を要する
 対象：情報系修士の学生８人
switch(intSelector) {
case 111:
this.GetMultiply(intOne, strNum[intTwo]);
Console.WriteLine("one 1");
break;
case 111:
this.GetMultiply(intOne, strNum[intTwo]);
Console.WriteLine("one 1");
break;
case 111:
this.GetMultiply(intOne, strNum[intTwo]);
Console.WriteLine("one 1");
break;
case 111:
this.GetMultiply(intOne, strNum[intTwo]);
Console.WriteLine("one 1");
break;
… … ｝
switch (intSelector) {
case 111:
this.GetMultiply(intOne, strNum[intTwo]);
Console.WriteLine("one 1");
break;
case 222:
this.GetMultiply(intTwo, strNum[intThree]);
Console.WriteLine("two 2");
break;
case 333:
this.GetMultiply(intThree, strNum[intFour]);
Console.WriteLine("three 3");
break;
case 444:
this.GetMultiply(intFour, strNum[intFive]);
Console.WriteLine("four 4");
break;
… … }
変更前 変更後
修正点① 修正点② 修正点③
修正点④

17. 評価２: 手間の減少による生産性の向上
17
 実験２：一つswitchブロックにcaseブロックが１０個ある
 ツールの利用すると利用しない場合
 時間、キー入力回数を測定
結果：全体的に時間が２７％減少、キー入力回数が４０％減少
時
間
キ
ー
入
力
回
数
被験者
ツール有りツール無し

18. 評価３: ツールの実行効率
18
 RQ2：SimilarHighlightがスムーズに動作するか？
 五つソースファイルで五つパターンの実行時間を測定
棒の長さ：平均実行時間（ミリ秒） SLOC： ソースコード行数
棒の上の数値： 類似した要素の数
結果：類似した要素がハイライトされるまで１秒もかからない
（ソースコード行数が５０００以下の場合）
１０００行以下の場合、４００ｍｓ以下
１秒以下

19. 関連研究
19
 コードクローン (Code Clone) 検出のメイン技術
 文字列 (string-based)
 トークン (token-based)
 構文木 (tree-based) 我々のアプローチ
 プログラム依存グラフ (PDG-based)

20. まとめと今後の展望
20
 類似したプログラム要素検出のアプローチの提案
 SimilarHighlight：キーボード操作支援のツール
 変更可能な要素をハイライトしてプログラマーに提案
 次の変更にキーボード操作の支援、キー入力回数を減少
 評価結果
 キーボードのキー入力回数と作業時間の減少を実現、プログ
ラミング生産性の向上に成功
 今後の展望
 ツールの実行効率の向上
 類似した要素の検出精度向上
 もっと多くのプログラミング言語の支持
 もっと多くの類似した要素のパターンの抽出
 類似した要素の修正内容提案の補完機能追加