基于路径覆盖的测试数据自动生成方法研究

摘要

随着信息化的不断深入，软件产品的应用日益广泛，规模越来越大，复杂程度越来越高，软件质量问题日益成为软件技术领域研究的重点和热点问题。软件测试作为保证软件质量和可靠性的重要手段己经成为国内外软件行业研究的重点方向之一。路径测试是一个NP问题，是对程序进行结构测试的重要方法。研究测试数据的自动生成，可以降低手工测试的高额成本，减轻测试人员所必须付出的大量劳动，同时提高测试过程的可信赖程度。因此路径测试数据自动生成方法的研究，对实现软件测试过程自动化，有着十分重要的现实意义。
　　 本文首先总体介绍了路径测试数据自动生成方法的几个步骤:程序分析、路径选择、测试数据自动生成。介绍了每个步骤的主要工作内容，以及现阶段所使用的主要方法。重点总结归纳了测试数据自动生成的方法:随机法、符号执行法、程序直接执行法、遗传算法、演化测试数据生成模型。最终确定使用并行演化测试数据生成模型作为实现路径测试数据自动生成的核心算法。
　　 随后，对遗传算法、演化测试数据生成模型、并行演化测试算法各自的特点进行了分析和研究，针对简单遗传算法容易产生早熟收敛、个体多样性差等问题，本文提出了并行演化测试数据生成模型作为测试数据自动生成的核心算法，该算法旨在利用遗传算法，在待测软件的输入空间进行启发式搜索，以较高的效率获得满足测试目标的测试用例。它的高效性与高度的自动化水平，可以显著降低测试成本，提高测试质量。
　　 最后使用三角形分类程序作为例子，生成了该程序的测试数据，并对实验数据进行了分析;进而给出了一个并行演化测试用例。实验结果表明，该算法通过对浓度高的个体的抑制，避免了适应度高的少数个体迅速大量繁殖，导致群体的多样性明显降低，遗传算法过早丧失进化能力的现象的发生，从而取得了较好的效果。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．1．1 路径测试的研究意义

1．1．2 测试数据自动生成技术的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要研究内容

1．4 论文结构安排

第二章 路径测试数据自动生成方法

2．1 软件测试

2．1．1 软件测试的定义

2．1．2 软件测试的目的

2．1．3 软件测试的原则

2．1．4 软件测试技术分类

2．1．5 软件测试过程

2．2 路径测试问题描述

2．3 测试数据生成系统结构

2．3．1 程序分析

2．3．2 路径选择

2．3．3 测试数据生成

2．4 遗传算法

2．4．1 遗传算法描述

2．4．2 遗传算法的构成要素

2．5 本章小结

第三章 基于路径覆盖的测试数据自动生成方法

3．1 遗传算法中存在的问题

3．2 演化测试及演化测试技术

3．2．1 演化测试

3．2．2 演化测试技术

3．3 演化测试数据生成模型

3．3．1 驱动模块

3．3．2 插桩模块

3．3．3 遗传算法模块

3．4 路径覆盖演化测试的适应值函数构造

3．4．1 路径距离适应值

3．4．2 节点分支适应值

3．5 演化测试技术中基于惩罚函数的适应值函数

3．6 新构适应度函数的遗传算法设计

3．7 演化测试技术的并行处理

3．8 算法实现

3．9 本章小结

第四章 实验

4．1 基于惩罚函数的演化测试用例

4．2 并行演化测试用例

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录

致谢