[发明专利]一种搜索带前缀的边界条件的方法

说明书

本发明提供一种搜索带前缀的边界条件的方法，该方法针对边界条件表述不合理、可读性不好的问题，首次提出用带前缀的边界条件进行系统冲突检测的描述方法；对于带前缀的边界条件设计了基于局部搜索的搜索算法，能够通过对候选公式进行极小化、随机扰动、abstract和refine等操作搜索到带前缀的边界条件，本发明在搜索过程中很好地平衡随机性和启发式搜索的优点，加速搜索时间和提升搜索的效果；验证了对于带前缀的边界条件的求解结果具有较好的可读性，可以为需求工程的解决工作提供更好的帮助。

技术领域

本发明涉及形式化需求工程领域，更具体地，涉及一种搜索带前缀的边界条件的方法。

背景技术

在软件工程的需求工程领域，现有技术可以通过形式化的方法来描述系统内的领域条件以及需求目标。面向目标的需求工程是软件开发生命周期的一个重要阶段，其重要任务是获得正确的软件需求规范。许多研究已经证明了形式化和面向目标的方法有助于生成正确的规范的显着优势，在这种方法中，领域属性和目标用线性时间时序逻辑(LinearTemporal Logic,LTL)表示，因为LTL被证明可用于抽象一大类需求、假设和领域属性的规范。线性时序逻辑(LTL)是一种模态时序逻辑，模态指的是时间。LTL公式带有时间属性，LTL公式包含命题逻辑中的真、假、与、或、非、蕴含以及一些特殊的时态算子，当存在变量赋值使得LTL公式为真时，那么我们称这条公式具有可满足性，否则是不可满足的。在面向目标的需求工程中，LTL公式可以用来表达需求工程中的领域属性(Domain property)和目标(Goal)两部分。域属性是对当前系统属性描述，目标是系统功能的描述。

在面向目标的需求工程中，我们着重关注系统会不会出现某种分歧。面向目标的需求工程中的识别-评估-控制循环，旨在识别、评估和解决无法整体满足需求目标的分歧。这里的分歧是一种弱不一致性，即某些目标的满足抑制了其他目标的满足的特殊情况。通俗来说，边界条件就是使得软件系统发生错误的某种场景，也就是目标冲突识别中冲突的定义。现有研究使用边界条件来描述系统中的分歧，解释分歧发生的原因，并且已有研究提出了各种方法(例如使用遗传算法等)来针对面向目标的需求工程提出识别边界条件。

现有技术对于用LTL来描述边界条件有如下定义：边界条件(BoundaryCondition)是指满足域属性但使得目标产生冲突的赋值情况。域属性和目标就是使用LTL进行形式化表示的公式。我们给出边界条件的完整性质定义，对于目标集合Goal＝{G₁,G₂,…,G_n}和领域属性集合Dom,边界条件存在如下性质：

·逻辑不一致性：是不可满足的；

·极小性：是可满足的；

·非平凡性：

(其中G为目标集合Goal中所有目标的合取，即G＝G₁∧G₂∧…∧G_n；G_-i为目标集合Goal中除第i个元素外其他所有元素的合取，即G_-i＝G₁∧…∧G_i-1∧G_i+1∧…∧G_n。)

现有技术可以通过遗传算法等方法搜索边界条件，存在以下缺点：

(1)搜索得到的边界条件不合理，搜索得到的边界条件可能是两个或多个路径公式的析取(∨)，其中单独的路径公式不是边界条件，但是将其析取之后却是边界条件，这不符合对于边界条件的直观理解。例子阐述如下：

对于RetractionPattern1数据集，用在病人情况监控时，形式化描述如下：

领域属性为空

目标条件有两个：

a)G(Critical→F(Alarm))紧急情况出现则未来时刻将触发警报