路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)進化生成理論及方法.pdf

1、軟件測試是保障軟件質(zhì)量的重要手段,其目的是在測試過程中盡可能多地發(fā)現(xiàn)軟件存在的缺陷,因而其在整個軟件開發(fā)過程中占有特別重要的位置。測試數(shù)據(jù)的好壞直接決定著測試的效果,因此軟件測試中關(guān)鍵的問題是設計有效的測試數(shù)據(jù)。已有研究表明,路徑覆蓋是一種非常重要的軟件測試充分性準則;遺傳算法是自動生成路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)的有效方法,但是已有研究成果在測試數(shù)據(jù)的生成效率和檢錯率上都有待提高。本文研究使用遺傳算法自動生成路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)的理論及方法。

2、　　首先,針對現(xiàn)有方法對穿越難以覆蓋節(jié)點的稀有數(shù)據(jù)缺乏保護措施問題,提出了在測試數(shù)據(jù)進化生成中動態(tài)捕捉稀有數(shù)據(jù)的方法。通過統(tǒng)計每代種群中目標路徑各節(jié)點被穿越的個體數(shù)量,得到個體對生成穿越目標路徑測試數(shù)據(jù)的貢獻,以此作為權(quán)重調(diào)整個體的適應度,使稀有數(shù)據(jù)的適應度增加,在后續(xù)進化中得到保留,從而提高測試數(shù)據(jù)的生成效率。
　　其次,提出了一種新的多路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)生成方法。將被測程序表示成一棵二叉樹,對目標路徑采用赫夫曼編碼方法表示成二進

3、制串,依此設計了一種新的適應度函數(shù),綜合考慮個體穿越路徑與每個目標路徑的匹配程度,將提出的方法用于多個基準程序的測試,并與已有方法比較,結(jié)果表明所提方法計算量小,生成測試數(shù)據(jù)效率高。
　　第三,針對已有方法生成的測試數(shù)據(jù)不能有效發(fā)現(xiàn)被測程序的缺陷,尤其是小概率缺陷的問題,提出了一種面向缺陷的路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)進化生成方法。分別針對單路徑和多路徑情況,將路徑覆蓋和缺陷檢測問題轉(zhuǎn)化為約束多目標優(yōu)化問題,以測試數(shù)據(jù)運行被測程序時發(fā)現(xiàn)的缺陷

4、個數(shù)和缺陷的危險程度為目標,以穿越目標路徑為約束,建立了該問題的數(shù)學模型,并提出了有針對性的求解方法。在實際軟件測試中的應用表明,所提方法生成的測試數(shù)據(jù)不但穿越了目標路徑,而且能有效檢測到目標路徑中的缺陷。
　　最后,提出基于搜索空間縮減的路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)進化生成理論。針對單路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)生成問題,先確定目標路徑與輸入變量之間的關(guān)系,將可分目標路徑分離出與部分分量相關(guān)的獨立子路徑;進化生成測試數(shù)據(jù)的過程中,固定被穿越子路徑對應的

5、輸入分量,并縮小交叉和變異操作的范圍,使種群在不斷縮小的空間里尋找測試數(shù)據(jù);然后針對多路徑覆蓋測試數(shù)據(jù)生成問題,提出了基于搜索空間縮減的多種群遺傳算法,該方法將目標路徑按照具有相同子路徑進行分組,并確定每組公共子路徑對應的分量,使用多個子種群分別進化生成各組目標路徑的測試數(shù)據(jù),進化過程中固定子種群內(nèi)被穿越子路徑對應的輸入分量,并縮小交叉和變異操作的范圍,使每個子種群在不斷縮減的空間里尋找測試數(shù)據(jù),有效提高了每個子種群內(nèi)目標路徑測試數(shù)據(jù)的