一種面向軟件升級(jí)的軟件測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種面向軟件升級(jí)的基于等式描述的蛻變關(guān)系自動(dòng)構(gòu)造的軟件測試 方法，該方法可以輔助蛻變測試的進(jìn)行，屬于軟件測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在軟件測試領(lǐng)域，測試人員通常憑借測試預(yù)言（test oracle)判斷待測程序是否 通過。但對(duì)很多程序而言(如科學(xué)計(jì)算程序)，測試預(yù)言的獲取極其困難，測試人員往往無法 判斷特定輸入下的輸出結(jié)果的正確性。蛻變測試技術(shù)是一種新型的軟件測試技術(shù)，該方法 通過檢測程序多次輸出結(jié)果之間的蛻變關(guān)系來測試程序，不需要構(gòu)造程序單次執(zhí)行的預(yù)期 輸出。
[0003] 蛻變關(guān)系是蛻變測試的核心。簡單說來，蛻變關(guān)系表明了程序多次執(zhí)行過程中輸 入的改變對(duì)輸出結(jié)果的影響。以三角函數(shù)sin為例，sin(X+31 )=-sin(X)是一個(gè)簡單的脫 變關(guān)系(輸入由X變?yōu)閄+η，則輸出結(jié)果互為相反數(shù))，當(dāng)測試計(jì)算sin函數(shù)的程序P時(shí)，若 測試用例為x=39°，測試人員很難得知sin(39° )的準(zhǔn)確預(yù)期結(jié)果，卻能夠比較容易的判 斷sin(39° +π)和-Sin(39° )是否相等。若不相等，則程序P存在錯(cuò)誤。
[0004] 當(dāng)前蛻變測試相關(guān)研究主要包括：蛻變測試過程的優(yōu)化、蛻變關(guān)系的篩選、蛻變測 試與其他驗(yàn)證或測試技術(shù)的結(jié)合、蛻變測試技術(shù)在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用等等?，F(xiàn)有研究雖然 可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)測試方法的不足，但是缺少實(shí)用的蛻變關(guān)系構(gòu)造方法，且到目前為止沒 有方法能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)構(gòu)造蛻變關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種面向軟件升級(jí)的基于等式描述的蛻 變關(guān)系自動(dòng)構(gòu)造的軟件測試方法，可應(yīng)用于軟件版本升級(jí)過程中的缺少測試預(yù)言（test oracle)程序的檢錯(cuò)。
[0006] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
[0007] -種面向軟件升級(jí)的軟件測試方法，其特征是，
[0008] A.在軟件升級(jí)前，測試人員針對(duì)現(xiàn)有軟件，構(gòu)造每個(gè)程序的蛻變關(guān)系；所述程序 指的是實(shí)現(xiàn)特定函數(shù)計(jì)算功能的程序代碼；
[0009] B.在軟件升級(jí)后，針對(duì)修改后的程序，測試人員產(chǎn)生η (該值可由用戶指定，例如， 可以設(shè)置η=100或200等）個(gè)一定范圍內(nèi)（如-5~5)的隨機(jī)數(shù)作為測試用例，然后將每個(gè) 測試用例和其在修改后程序中相應(yīng)的輸出代入修改之前程序構(gòu)造出的蛻變關(guān)系式中，查看 蛻變關(guān)系式是否成立，若修改后的程序不符合之前所構(gòu)造出來的蛻變關(guān)系，則說明軟件在 升級(jí)過程中存在錯(cuò)誤。
[0010] 其中，步驟A中，構(gòu)造程序蛻變關(guān)系的步驟如下：
[0011] 1)蛻變關(guān)系形式化：所有程序中的蛻變關(guān)系用如下公式表示：
[0012] /<.(/,,/2)^>/?μ(Ο ρα) (1)
[0013] 其中，I1為程序原有輸入，I2為改變后的輸入A 1為和I1相對(duì)應(yīng)的輸出，O2為和I2 相對(duì)應(yīng)的輸出，Ri代表11和I2之間的關(guān)系，Rtl代表O 1和O2之間的關(guān)系；
[0014] 2)蛻變關(guān)系參數(shù)化：為了構(gòu)造蛻變關(guān)系，將Ri和Rtl限制在等式范圍內(nèi)，當(dāng)R i為線 性等式時(shí)，包括如下情形：
[0015] 情形A :R。為線性等式；
[0016] 情形B :R。為二次等式；
[0017] 情形C :R。為三次等式；
[0018] 假設(shè)I1和I2各有η組參數(shù)值，分別表示為（X1, X2,…，xn>和〈y。y2,…，yn>，由于 以上三種情形中R i均為線性等式，I2的每個(gè)元素可看成I1所有元素的線性組合，即可表示 為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向軟件升級(jí)的軟件測試方法，其特征是， A. 在軟件升級(jí)前，測試人員針對(duì)現(xiàn)有軟件，構(gòu)造每個(gè)程序的蛻變關(guān)系；所述程序指的 是實(shí)現(xiàn)特定函數(shù)計(jì)算功能的程序代碼； B. 在軟件升級(jí)后，針對(duì)修改后的程序，測試人員產(chǎn)生n個(gè)一定范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)作為測 試用例，然后將每個(gè)測試用例和其在修改后程序中相應(yīng)的輸出代入修改之前程序構(gòu)造出的 蛻變關(guān)系式中，查看蛻變關(guān)系式是否成立，若修改后的程序不符合之前所構(gòu)造出來的蛻變 關(guān)系，則說明軟件在升級(jí)過程中存在錯(cuò)誤。
2. 如權(quán)利要求1所述的軟件測試方法，其特征是，步驟A中，構(gòu)造程序蛻變關(guān)系的步驟 如下： 1) 蛻變關(guān)系形式化：所有程序中的蛻變關(guān)系用如下公式表示： (1) 其中，Ii為程序原有輸入，12為改變后的輸入；〇:為和L相對(duì)應(yīng)的輸出，〇2為和12相對(duì) 應(yīng)的輸出，氏代表L和12之間的關(guān)系，R〇代表h和〇2之間的關(guān)系； 2) 蛻變關(guān)系參數(shù)化：為了構(gòu)造蛻變關(guān)系，將氏和&限制在等式范圍內(nèi)，當(dāng)氏為線性等 式時(shí)，包括如下情形： 情形A:R。為線性等式； 情形B:R。為二次等式； 情形C:R。為三次等式； 假設(shè)L和L各有n組參數(shù)值，分別表示為〈XpX2,…，xn>和〈ypy2，…，yn>,由于以上 三種情形中氏均為線性等式，12的每個(gè)元素可看成L所有元素的線性組合，即可表示為： 為=2^=1叫;?勺+ 4,其中％和1^為線性參數(shù)；設(shè)a代表由％組成的數(shù)組a[i，j]，@代 表向量〈buh，…，bn>，則IfaIi+旦； 2.1)對(duì)于情形A:假設(shè)被測程序?yàn)镕，則可用P(Ii)表示，02可用P(I2)表示；由于R〇也為線性等式，因此R〇可表示為： c1P(I1)+c2P(aI1+3 )+d=0 (2) 其中，Cl，c2,d以及a和0中的每個(gè)參數(shù)均為蛻變參數(shù)； 2. 2)對(duì)于情形B:RQ可表不為： ClP2 (Ii) +c2P2 (al^ ^ ) +c3P(Ii)P(al^ ^ ) +(1^di) +d2P(ali+ ^ ) +e=〇 (3) 其中，Cl，c2,a,P，c3,屯，d2,e均為蛻變參數(shù)； 2. 3)對(duì)于情形C:%可表示為： CjP3 (Ij) +c2P3 (alj+ ) +c3P2 (Ij)P(alj+ ) +c4P(Ij)P2 (alj+ ) +c5P2 (Ij) +c6P2 (alj+ ) +c7 P(Ii)P(al^ ^ ) +(1^di) +d2P(ali+ ^ ) +e=〇 (4) 其中，a，0，(^(1=1..7)，4(」=1..2)，6均為蛻變參數(shù)； 三次以上的情形據(jù)此類推； 3) 蛻變關(guān)系構(gòu)造：定義了蛻變參數(shù)之后，使用進(jìn)化算法尋找盡可能多的符合條件的參 數(shù)組合，進(jìn)化算法每次執(zhí)行會(huì)給出一組最優(yōu)解，讓進(jìn)化算法重復(fù)運(yùn)行多次，得到多組最優(yōu) 解，每組最優(yōu)解即為一組蛻變參數(shù)值，將蛻變參數(shù)值帶入公式（2)、（3)或（4)中即可得到蛻 變關(guān)系式。
3. 如權(quán)利要求2所述的軟件測試方法，其特征是，步驟3)中，使用聚類算法，將多個(gè)相 似的最優(yōu)解合并為一個(gè)解。
4. 如權(quán)利要求2所述的軟件測試方法，其特征是，當(dāng)超過指定閾值的蛻變關(guān)系被違反 時(shí)，即可判斷出程序中存在錯(cuò)誤。
5. 如權(quán)利要求4所述的軟件測試方法，其特征是，所述閾值為5%。
6. 如權(quán)利要求2所述的軟件測試方法，其特征是，步驟3)中使用的進(jìn)化算法為粒子群 算法：在粒子群算法中，每一個(gè)候選解都被稱作一個(gè)粒子，考慮在一個(gè)D維空間里搜索N個(gè) 粒子，用<=<?，*"，4>和4=</纟,/；2,"％/； 0,>來分別代表第1(1彡1：^)個(gè)粒子在時(shí) 間t(t=l，2,…）的速度和位置；粒子根據(jù)下式更新速度：
在上式中，t4+1表示粒子i在d維上t+1時(shí)刻的速度；w是慣性權(quán)重；Cl和c2是學(xué)習(xí)因 子；^和r2是[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，用以保持群體的多樣性；尤是粒子i在d維上到時(shí)刻 t為止搜索到的最優(yōu)位置；是整個(gè)粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置；/【是粒子i的d 維位置矢量，且粒子根據(jù)如下公式更新自己的位置： l，J1=l，u!+v，idl (h) 起始時(shí)刻，t=l，N個(gè)粒子的初速度和起始位置均為隨機(jī)生成，在到達(dá)終止時(shí)刻T之前， 每個(gè)粒子的速度和位置根據(jù)公式（a)和公式（b)更新。
7. 如權(quán)利要求6所述的軟件測試方法，其特征是，將學(xué)習(xí)因子Cl和c2均設(shè)為1. 49445， 粒子數(shù)目N定位20,總的迭代次數(shù)定為350,t時(shí)刻的慣性權(quán)重一=0. 9-0. 5* (t/T)2。
【專利摘要】一種面向軟件升級(jí)的軟件測試方法，所述方法基于等式描述的蛻變關(guān)系自動(dòng)構(gòu)造。在軟件升級(jí)前，測試人員針對(duì)現(xiàn)有軟件，構(gòu)造每個(gè)程序的蛻變關(guān)系；所述程序指的是實(shí)現(xiàn)特定函數(shù)計(jì)算功能的程序代碼；在軟件升級(jí)后，針對(duì)修改后的程序，測試人員產(chǎn)生n個(gè)一定范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)作為測試用例，然后將每個(gè)測試用例和其在修改后程序中相應(yīng)的輸出代入修改之前程序構(gòu)造出的蛻變關(guān)系式中，查看蛻變關(guān)系式是否成立，若修改后的程序不符合之前所構(gòu)造出來的蛻變關(guān)系，則說明軟件在升級(jí)過程中存在錯(cuò)誤。通過本發(fā)明，測試人員可以將構(gòu)造出的蛻變關(guān)系應(yīng)用到蛻變測試中，從而驗(yàn)證軟件版本升級(jí)過程中程序的正確性。
【IPC分類】G06F11-36, G06F9-445
【公開號(hào)】CN104699595
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310655851
【發(fā)明人】張潔, 陳俊潔, 郝丹, 熊英飛, 謝冰, 梅宏
【申請(qǐng)人】北京大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月6日