基于马尔可夫链模型的软件可靠性测试方法研究

论文摘要

随着计算机软件技术的发展,软件产品已渗透到人们日常生活的各个领域,软件失效带给人们的影响越来越大,上至航空,航天,医疗等领域的重大经济损失或人员伤亡,下至给人们日常生活造成的不便。为了保障软件的可靠性,必须对软件进行可靠性测试,给出软件的可靠性指标,衡量是否满足用户的要求。目前,基于马尔可夫链使用模型的可靠性测试研究主要集中在两个方面:一是对软件进行马尔可夫链建模,如何使得所建立的模型能精确表现软件的实际使用;二是基于马尔可夫链使用模型的测试方法研究,即根据模型生成测试用例及测试充分性的判定。本文针对第二方面进行研究,并假设已得到软件的马尔可夫链使用模型。文章主要内容如下:首先,详细介绍软件测试、软件可靠性等概念,引入软件可靠性测试。由软件可靠性测试目的,深入分析软件可靠性测试的各种特征,明确给出软件可靠性测试的概念;之后,从测试用例生成和测试充分性判定两方面,分析现有基于马尔可夫模型的可靠性测试方法,指出其存在的不足。分析不足的根本原因,提出二阶马尔可夫链模型,并依据此模型,提出新的可靠性测试用例生成方法及测试充分性判定方法。最后实现了依据模型自动生成用例的辅助工具,利用该工具产生的数据,对文中提出的方法进行了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 软件可靠性测试
• 2.1 软件测试
• 2.1.1 软件测试定义
• 2.1.2 软件测试分类
• 2.1.2.1 静态分析与动态测试
• 2.1.2.2 白盒测试，灰盒测试，黑盒测试
• 2.1.2.3 单元测试，集成测试，系统测试
• 2.1.2.4 面向对象的测试
• 2.1.3 软件测试模型
• 2.2 软件可靠性
• 2.2.1 可靠性定义
• 2.2.2 可靠性度量
• 2.2.3 可靠性工程
• 2.2.4 可靠性模型
• 2.3 软件可靠性测试
• 2.3.1 可靠性测试定义
• 2.3.2 可靠性测试与统计测试
• 2.3.3 可靠性测试的过程
• 2.3.4 可靠性测试方法
• 2.3.4.1 基于使用模型的测试
• 2.3.4.2 基于运行剖面的测试
• 2.4 小结
• 第三章 基于单纯马尔可夫模型的可靠性测试
• 3.1 马尔可夫链概念
• 3.2 马尔可夫链使用模型
• 3.2.1 马尔科夫使用模型概念
• 3.2.2 马尔可夫链使用模型的构造
• 3.3 测试用例生成
• 3.3.1 测试用例生成方法
• 3.3.2 算法有效性分析
• 3.3.3 生成方法特点分析
• 3.4 测试充分性判定
• 3.4.1 欧几里德距离
• 3.4.2 Discriminant 值
• 3.5 测试方法的不足
• 3.6 小结
• 第四章 基于二阶马尔可夫链模型的测试方法
• 4.1 二阶马尔可夫链引入
• 4.1.1 马尔可夫性分析
• 4.1.2 二阶马尔可夫链有关的新定义
• 4.2 测试用例生成方法
• 4.2.1 概率空间计算
• 4.2.2 测试链初始化
• 4.2.3 测试链生成
• 4.2.3.1 轮盘赌算法
• 4.2.3.2 测试链生成过程
• 4.2.4 测试充分性判定
• 4.2.5 实例分析
• 4.2.5.1 一次用例生成过程实例
• 4.2.5.2 生成过程解析
• 4.3 测试充分性判定方法
• 4.3.1 转移概率计算
• 4.3.2 充分性判定
• 4.4 小结
• 第五章 实现与验证
• 5.1 实现
• 5.1.1 使用模型的编辑检验
• 5.1.2 测试用例生成模块
• 5.1.3 测试充分性判定模块
• 5.1.4 XML 格式支持模块
• 5.2 验证
• 5.2.1 测试充分性判定
• 5.2.2 测试用例生成
• 5.3 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在硕期间的研究工作