基于EFSM模型的面向多样性的测试用例生成研究

发布时间：2020-09-11 13:43

　　基于模型的软件测试凭借其测试生成效率高、易于实现等优势,在自动化测试领域受到了广泛关注。扩展有限状态机EFSM模型是诸多软件模型中的一种,然而,EFSM模型测试覆盖准则存在的局限性影响了 EFSM模型测试用例的故障检测能力,同时,EFSM模型的测试效率随软件规模的增大而降低。因此,提高EFSM模型测试生成的有效性及效率已成为目前基于模型的软件测试的研究热点。本文针对目前EFSM模型测试生成有效性较差和测试生成效率较低的问题,提出了一种面向多样性的EFSM模型测试用例生成方法(Diversity-oriented EFSM test suite generation method,DOTSG)。本文根据EFSM模型及其测试用例特点,分析了导致EFSM模型测试用例间存在差异的影响因素,并量化各因素给出了 EFSM模型测试用例差异性和EFSM模型测试用例集多样性的度量方法。为了将EFSM模型测试用例集多样性度量引入基于遗传算法的EFSM模型测试序列生成中,进一步给出两种EFSM模型测试用例集多样性优化策略。同时,从个体编码、遗传操作算子和个体可行性判别三方面对遗传算法过程进行优化,使得遗传算法能够更适用于面向多样性的EFSM模型测试用例生成,以在满足测试覆盖准则的前提下,生成可执行且多样性较好的EFSM模型测试用例集。为评估方法有效性,本文选取了六个EFSM模型作为被测对象,面向全迁移覆盖准则进行基于遗传算法的面向多样性的测试用例生成,并分别从测试用例的故障检测能力、测试生成效率和测试用例集规模三方面进行了对比和分析。实验结果表明,在满足全迁移覆盖准则的前提下,本文DOTSG方法是可行且有效的。同时,相比于传统EFSM模型测试生成方法,DOTSG方法不仅在测试生成效率和测试用例的故障检测能力上有显著提升,而且能够在一定程度上缩小测试用例集规模。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP311.53
【部分图文】：

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逦Ｓ３逦Ｅｘｉｔ逦Ｅｘｉｔ（）逦ｗｒｉｔｅ（邋＂Ｅｊｅｃｔｉｎｇ邋ｃａｒｄ＂）；逡逑图３－２迁移标签信息逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ邋ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＥＦＳＭ邋ｍｏｄｅｌ逡逑图３－１是自动柜员机ＡＴＭ软件系统的ＥＦＳＭ模型。该ＥＦＳＭ模型包含９个状态逡逑１８逡逑

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若候选集＆非空，则从中随机选择一个基因作为Ｃｊ的交叉点Ｐ２，并交换逡逑两个体交叉点Ｐｌ、？２及右侧基因序列片段；否则重新选择交叉点Ｐｌ。以图３＿１所示逡逑ＡＴＭ模型中的两个个体Ｃｉ和Ｑｊ为例，交叉过程如图４－２所示。逡逑（ｓ４，ｓ３）逡逑ｃｉ邋：逦Ｔ１逦Ｔ２逦Ｔ４逦Ｔ５逦Ｔ７逦Ｔ９逦Ｔ２３逡逑Ｃｊ邋＇逦１逦Ｔ１逦｜逦Ｔ２逦１逦Ｔ２逦Ｉ逦Ｔ４逦｜逦Ｔ６逦１逦Ｔ７逦Ｔｉｌ逦Ｔ１６逦Ｔ９逦Ｔ８邋ＴＩＰ逡逑￣１逦（ｓ４，ｓ５）逦（ｓ４，ｓ３）逡逑交叉操作算子逡逑＼７逡逑＇邋——■邋邋邋邋＇逡逑Ｃｐ逦１逦Ｔ１逦１逦Ｔ２逦１逦Ｔ４逦１逦Ｔ５逦１逦Ｔ７逦｜逦Ｔｉｌ逦Ｔ１６逦Ｔ９邋ｊ邋Ｔ８逦ＴＩＰ逡逑Ｃｑ逦Ｔ１逦Ｔ２逦Ｔ２逦Ｔ４逦Ｔ６逦Ｔ７逦Ｔ９逦Ｔ２３逡逑图４－２交叉操作过程逡逑Ｆｉｇ．４－２邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ邋ｏｐｅｒａｔｉｏｎ逡逑图４－２中，首先对个体Ｃｉ随机选择Ｔ９作为交叉点Ｐｉ，该基因所对应迁移的源状逡逑态为Ｓ４；遍历Ｃｊ内全部基因位，将相应迁移的源状态为Ｓ４的全部基因找出（Ｔ１１，逡逑Ｔ９），并从中随机选择一个（如Ｔ１１）作为交叉点Ｐ２，最后将交叉点？１和？２及其右侧逡逑基因片段交换，得到两个新个体Ｃｐ和Ｃｑ。交叉后的新个体仍可保证是有效测试序列。逡逑（３）变异算子逡逑变异操作通过用其它基因值代替个体中的某些基因位的取值来产生新个体，是遗逡逑传算法依具有局部搜索能力的原因。本文遗传算法的个体是ＥＦＳＭ测试序列

过程图,变异操作,过程,变异点

标状态为终止状态的迁移，最后用Ｇｒａｎ替换Ｃ的变异点Ｐ及右侧基因片段；若候选集逡逑为空，则重新选择变异点Ｐ。逡逑仍以图３－１所示ＡＴＭ模型为例，在两种变异算子下的变异操作如图４－３所示。逡逑＜ｓ２，ｓ３）：逡逑Ｃ：邋｜邋Ｔ１邋｜邋Ｔ２邋｜邋Ｔ２邋｜邋Ｔ４逦Ｉ逦Ｔ６逦１逦Ｔ７逦Ｉ逦Ｔｉｌ逦｜逦Ｔ１６逦｜逦Ｔ９邋｜邋Ｔ８邋｜邋ＴＩＰ逦Ｔ２３逡逑ＣＭ：逦Ｔ１逦Ｔ２逦Ｔ２逦Ｔ４逦ＰＢＨ￣Ｔ７逦Ｔｉｌ逦Ｔ１６逦Ｔ９逦丁邋８逦ＴＩＰ逦Ｔ２３逡逑（ａ）

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