[发明专利]一种基于变异体分组的软件变异测试数据进化生成方法

说明书

本发明公布了一种基于变异体分组的软件变异测试数据进化生成方法，目的是提高变异测试数据生成问题的效率。首先，基于变异体被杀死的可达性条件，将变异体分成若干组，使得每组包含相对较少的变异体，这样，就可以把杀死所有变异体的测试数据生成问题，转化为若干相对简单的子问题；然后，采用多种群进化算法对所建立的模型进行求解，每个子种群求解一个子优化问题；在求解的过程中，随着变异体不断被杀死，对整个优化问题逐步进行简化，进一步降低问题的求解难度。该方法可以降低变异测试数据生成问题的难度，提高变异测试的效率和可行性，因此，具有重要的理论意义和实用价值。

技术领域

本发明涉及计算机软件测试领域，设计了一种基于变异体分组的软件变异测试数据进化生成方法。该方法区别于已有方法的特色在于，首先，基于变异体被杀死的可达性条件，将变异体分成若干组，使得每组包含相对较少的变异体；在此基础上，把杀死所有变异体的测试数据生成问题，转化为若干个相对简单的子问题；然后，对于每个子问题，采用一个子种群进行求解；另外，在求解的过程中，随着变异体不断被杀死，对整个优化问题逐步简化，进一步降低问题的求解难度。该方法可以降低变异测试数据生成问题的难度，提高变异测试的效率和可行性，因此，具有重要的理论意义和实用价值。

背景技术

变异测试是一种面向缺陷的软件测试方法，基本原理是：首先，采用变异算子对被测程序G做微小的合乎语法的变动，称为变异；产生的新程序M称为变异体；然后，基于相同的测试数据X分别运行源程序G和变异体M，并比较二者输出的异同，如果不同，就认为测试数据X将变异体M杀死。

杀死变异体需要具备如下3个条件，分别是可达性、必要性和充分性^[1]：

(1)可达性：以X为输入运行G时，能够执行到变异语句s。

(2)感染性：执行变异语句s后，M产生不同于G的状态。

(3)传播性：M与G的输出不同，即M与G在变异语句处产生的不一致状态能够传递到程序的输出。

变异测试常被用于评价现有测试数据集的质量；也被用于辅助生成单元测试数据，其准则为所生成的测试数据集能够杀死所有变异体^[2]。对于给定的测试数据集，其杀死的变异体数量占所有非等价变异体数量的百分比，称为该测试数据集的变异得分。变异得分是衡量测试数据集缺陷检测能力的重要指标^[3]。

研究结果表明，比起传统的测试方法，基于变异分析生成的测试数据集，往往具有更高的缺陷检测能力。但是，变异测试需要消耗大量计算资源，很难在实际测试中得以应用。如何提高变异测试的效率是值得深入研究的问题^[4]。该问题的很好解决，将会为变异测试得到广泛应用扫清障碍，使其得到更好的发展。

为了降低变异测试的复杂度，Howden^[5]提出弱变异测试的思想。弱变异测试以相同的测试数据作为输入执行原程序和变异体，如果变异语句被执行后，程序中某个中间变量的状态发生了改变，则认为该测试数据杀死了该变异体。本质上，弱变异测试数据生成方法主要关注于满足可达性和感染性条件。实验结果表明，虽然按照弱变异测试准则生成的测试数据不能确保满足充分性条件，但在实证研究中也能取得较高的变异得分。为此，本发明针对花费更小的弱变异测试方法进行研究。

对复杂软件的测试数据生成问题，采用诸如遗传算法等智能优化方法进行求解，以期取得更高的求解效率，是近年来软件工程界一个全新的研究方法，并且取得了很多可喜的研究成果^[6]。

使用遗传算法解决变异测试数据生成问题，需要将测试数据生成问题转化为函数优化问题。当变异体的数量很多时，目标函数的个数也会很多，从而建立的模型就是一个超多目标的函数优化问题，求解起来会非常困难。