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矩阵变换法:优化软件测试用例约简算法
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更新于2024-09-08
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本文主要探讨了"基于矩阵行列变换的测试用例约简算法"这一研究主题,针对软件测试中的一个关键问题——如何有效地减少测试用例的数量,同时保持其对测试需求的有效覆盖。作者提出了一个新的布尔运算方法,这种运算确保了测试需求与测试用例之间的关系不会因约简过程而改变。通过列变换技术,研究人员可以简化测试需求集,去除冗余的需求,使得测试用例更具针对性。 该算法设计的关键在于运用矩阵理论,利用矩阵的列变换来优化测试需求集,这有助于提炼出核心需求,避免不必要的测试。随后,通过行变换操作,对测试用例集进行进一步的简化,这种方法对于处理测试用例的输入顺序不敏感,提高了约简的灵活性。 实验部分展示了新算法在有序树生成程序测试用例约简方面的优越性,对比了其与其他常用约简算法的结果,显示出其在实际应用中能够获得更优的测试用例集。研究还得到了国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的共同资助,反映出该领域的研究价值和实践意义。 作者团队包括周冲波、楼俊钢和程龙,他们在软件测试、软件可靠性、云计算等多个领域具有专业知识,为算法的设计和验证提供了坚实的理论基础和技术支持。本文的研究成果不仅提升了测试用例约简的效率,也为软件测试领域的优化实践提供了新的视角和工具。 这篇文章的核心知识点包括矩阵理论在测试用例约简中的应用、布尔运算在保持覆盖关系不变下的作用、以及列和行变换在优化测试需求和用例集中的具体操作。这些内容对于软件测试工程师和研究人员来说,是一项实用且有理论价值的研究成果。
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收稿日期:20120711;修回日期:20120827 基金项目:国家自然科学基金资助项目(61103051);浙江省自然科学基金资助项目
(Y1101237)
作者简介:周冲波(1990),女,浙江宁波人,学士,主要研究方向为软件测试、软件可靠性;楼俊钢(1982),男,浙江义乌人,副主任,讲师,博
士,主要研究方向为软件可靠性建模、可信计算、系统性能评测等(loujungang0210@hotmail.com);程龙(1989),男,河南光山人,学士,主要研究方
向为软件测试、云计算.
基于矩阵行列变换的测试用例约简算法
周冲波,楼俊钢,程 龙
(湖州师范学院 信息与工程学院,浙江 湖州 313000)
摘 要:针对测试用例约简问题,定义了一种不会改变测试需求与测试用例覆盖关系的布尔运算。应用此运
算,辅以不同的测试需求、用例集优先策略,经矩阵的列变换得到精简的测试需求集,然后使用行变换对测试用
例集进行约简。该方法不受测试用例输入顺序的影响。实验表明,与一些常用的约简算法相比,提出的算法在
有序树生成程序测试用例约简的几个实例上都能得到较优的用例集。
关键词:软件测试;测试用例;测试需求约简;测试用例约简
中图分类号:TP311 文献标志码:A 文章编号:10013695(2013)03077904
doi
:10.3969/j.issn.10013695.2013.03.035
Testsuitesreductionbasedonmatrixtransformation
ZHOUChongbo,LOUJungang,CHENGLong
(CollegeofComputerScience&Technology,HuzhouTeachersCollege,HuzhouZhejiang313000,China)
Abstract:Inallusiontotheproblemoftestrequirementsreduction,thispaperdefinedanewBooleanoperationoftherela
tionshipswhichdidn’tchangethecoverageoftestsuitestotestrequirements.Redundancerequirementswasreductedbycol
umntransformationoperationofmatrixbasisoftheinterrelationsamongthetestingrequirements
,thentestsuitescouldbere
ductedbyrowtransformationoperationofmatrix.Theexperimentalresultsbasedonseveralcasesshowsthat,comparedwith
someotherexistedmethods,thismethodhasbetterpropertythatcangeneratetheminimaltestsuitetotestallthetestrequire
mentssufficiently.
Keywords:softwaretesting;testsuites;testsuitesreduction;testrequirementsreduction
!
引言
测试用例的约简问题可以描述为
[1~3]
:给出一个测试用例
集 T,一个测试用例需求集 R,R满足给定程序要求的某种测
试覆盖准则,T可以完成对 R中所有 r
i
的测试,要求从 T中找
到一个测试用例优化集可以满足所有 r
i
的测试,需要在大量
的测试用例中筛选出最优的测试用例,即能用最少的测试用例
覆盖最多的测试需求。
最常见的测试用例约简方法有贪心算法
[4,5]
、启发 式算
法
[6]
、整数规划算法
[7]
以及扩张集算法
[8,9]
等。贪心算法 (简
称 G算法)每次将满足测试需求 R最多的一条测试用例选取
出来,从 R中删除已被该测试用例满足了的测试需求,在剩余
的测试用例中反复执行,直到满足所有的测试需求,即
R为空
集
[4]
。在此基础上,Chen等人提出了 GE和 GRE算法
[5]
。GE
算法改进了贪心算法,首先找出某项需求仅能被唯一一条测试
用例满足的对应测试用例,即必不可少测试用例,再使用贪心
算法进行约简。GRE算法反复地选取出必不可少测试用例,
剔除 11冗余测试用例,再使用贪心算法进一步地约简测试用
例。Harrold等人提出了一种启发式算法,按照测试用例的重
要程度来约简测试用例集(简称 H算法)
[6]
。该算法将测试需
求进行划分,若某项需求 r
k
能被 i条测试用例满足,则划分至
R
i
,由此得到一个新的测试集合 R
1
,R
2
,…,R
d
(d
≤
n)。由 R
1
得到必不可少测试用例,然后从 R
2
开始,选择能最大限度满足
需求的测试用例,即运用贪心算法。以此类推,从剩余
R中依
次取得最优的测试用例。
这几种算法都是对测试用例集的简化策略,它们的效果取
决于初始化的测试用例集,不能从根本上保证根据测试目标对
测试用例进行最优化。测试用例集是根据测试需求来确定的,
如果不考虑测试需求集的精简而只着眼于测试用例集的算法
研究,所取得的效果将很有限
[8]
。为此,许多研究人员建议在
简化测试用例前先进行测试需求的约简。如聂长海等人
[10]
首
先充分考虑测试目标中测试需求之间的相互关系,对可用测试
用例进行划分,生成一个测试用例集,再利用启发式、贪心、整
数规划方法消除冗余,进行进一步优化,从而提出一种最小测
试用例集生成方法;章晓芳等人
[11]
着重考虑了测试需求间的
相互关系,提出一种基于测试需求约简的测试用例集优化方
法。然而这些方法约简测试需求的过程十分频琐,先去除包含
关系的需求,再利用部分重合关系进行一步约简,无法一步到
位,并且也不能保证每次都得到最简的测试用例集。
本文参考 Quine和 McCluskey在对布尔函数进行代数化
简法时提出的 QM方法
[12,13]
,即用 01来表示测试用例与测
试需求之间的关系。为了保证算法不受测试用例排列顺序的
影响,并且尽可能实现对测试用例更优更准确的选择,定义了
第 30卷第 3期
2013年 3月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol.30No.3
Mar.2013
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