[发明专利]一种基于独立路径的测试数据自动生成方法

权利要求书

1.一种基于独立路径的测试数据自动生成方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)利用开源软件Soot代码分析工具，生成被测程序P的控制流图CFG，并进行精简以便于分析；

(2)对(1)中生成的控制流图CFG利用圈复杂度得到预防错误所需测试的最少路径条数，即独立路径数N，并对各个路径分支进行编码；根据被测程序P的实际问题，分析其输入输出的类型和范围，确定编码，得到测试用例取值范围；

(3)利用分支距离法对程序P的分支进行插桩，以此获得适应度函数F，其中F的计算方法如下：确定输入测试用例t经过了步骤(2)中的哪一条独立路径，测试用例t形成的路径Patht，路径Patht上共m分支，其中第j个分支节点的分支距离为f(Patht，j)，若j分支被覆盖，则设f(Patht，j)值为0，若j分支未被覆盖，则f(Patht，j)为测试用例t在j节点上的分支距离，最终的适应度函数为M，c均为设定常数；

(4)在步骤(2)中得到的测试用例取值范围内，利用混沌序列初始化细菌种群S；

(5)以步骤(4)得到的种群，利用改进的细菌觅食算法BFOA以及步骤(3)中得到的适应度函数F更新迭代种群，其中，在改进的BFOA算法中，设计趋化操作的自适应步长计算公式如下：

其中，ω是调节因子，其目的是为了使得趋化步长在初期依赖趋化次数，后期依赖细菌的适应度值，因此设计使得ω在[0，1]之内递减，其中，N_C表示趋化次数最大值，N_j表示当前的趋化次数；用μ表示期望，σ表示标准方差，b＝μ，c＝σ；F_max、F_i、F_min分别表示细菌的适应度最大值，当前细菌的适应度值和细菌的适应度最小值；C(i)表示标准的步长；

迁徙操作的迁徙概率计算如下：

其中P_ed表示标准的细菌迁徙概率；

(6)将步骤(4)和步骤(5)产生的种群个体，覆盖被测程序P中的未被覆盖的独立路径的测试用例记录输出；

(7)判断算法的终止条件是否满足：如果不满足条件，跳回步骤(5)进行循环操作；如果满足条件，则结束算法，此时输出所有的测试用例集合。

2.根据权利要求1所述的一种基于独立路径的测试数据自动生成方法，其特征在于：步骤(2)中，对需要覆盖的分支独立路径编码采用数字型编码，分支语句对应的行号记为该分支对应位置的编码；步骤(2)中，对被测程序P的实际问题，确定编码，具体为：数值型，根据定义的数据类型为整数或者浮点数确定取值范围；字符型，使用ASCII码符号对应的数字进行编码；字符串，根据字符型进行编码。

3.根据权利要求1所述的一种基于独立路径的测试数据自动生成方法，其特征在于：步骤(4)中，混沌序列初始化细菌种群S具体如下：随机产生D维向量X＝(x₁,x₂,…,x_d)，其中x_i∈(0,1)，1≤i≤d，d为维度；将X通过公式

迭代M次，其中a∈(0,1)，当a＝0.4时，其概率密度函数在(0，1)内服从均匀分布，迭代完成后得到M个向量Y_i＝(y_i1,y_i2,…,y_id),i＝1,2,…,M；将得到的混沌向量Y通过公式x_id＝p+y_id|p-q|来映射到步骤(2)中的编码范围，其中p，q分别为步骤(2)中的编码的最小值和最大值，最后选取适应度值最高的S个种群，作为细菌觅食算法的初始解空间。

4.根据权利要求1所述的一种基于独立路径的测试数据自动生成方法，其特征在于：步骤(6)中，对步骤(4)产生的初始解和步骤(5)利用BFOA产生的解进行分析，判断解对应的测试用例覆盖被测程序P中，未被覆盖的哪一条独立路径，如果测试用例覆盖了一条之前未被覆盖的独立路径，则将该测试用例记录输出，这样结束之后，将得到一组测试用例集合T＝(t1,t2,…,tN)，N为被测程序P的独立路径数，其中，每一个测试用例ti(i＝1,2,…,N)都覆盖了一条与集合中其他测试用例不同的独立路径。

5.根据权利要求1所述的一种基于独立路径的测试数据自动生成方法，其特征在于：步骤(7)中算法的终止条件：已经得到覆盖被测程序P中所有独立路径的测试用例，或达到设置的最大迭代次数。