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【6h】

软件可靠性验证测试中降低测试用例量方法研究

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1绪论

1.1概述

1.2研究动机及意义

1.3国内外研究的现状

1.3.1软件可靠性技术的发展现状

1.3.2软件可靠性验证测试的研究现状

1.4本文的主要研究内容和组织结构

2软件可靠性相关理论及技术

2.1可信性与可靠性的关系

2.2软件可靠性基本知识

2.2.1软件可靠性定义

2.2.2软件可靠性度量指标

2.3软件可靠性测试

2.3.1软件可靠性测试涵义及一般过程

2.3.2软件可靠性测试的分类

2.4本章小结

3软件可靠性测试用例产生方法

3.1基于软件运行剖面的可靠性测试用例产生方法

3.1.1软件运行剖面的概念

3.1.2软件运行剖面的构造方法

3.1.3软件测试用例的生成

3.2基于马尔科夫链使用模型的可靠性测试用例产生方法

3.2.1马尔科夫链使用模型

3.2.2马尔科夫使用链构建

3.2.3基于使用链产生测试用例和测试链

3.2.4基于测试链的软件可靠性验证测试方法的缺陷

3.3本章小结

4基于先验贝叶斯统计学的可靠性验证测试方法

4.1软件运行方式建模

4.1.1离散执行软件模型

4.1.2连续执行软件模型

4.2先验贝叶斯模型

4.2.1先验贝叶斯统计学在软件可靠性验证中的必要性

4.2.2先验贝叶斯理论基本思想

4.2.3先验贝叶斯模型

4.3贝叶斯模型中先验分布的选取方法

4.3.1基于共轭方法的先验分布选取

4.3.2基于先验矩的超参数计算

4.3.3基于共轭最大熵的超参数计算

4.4基于ML-Ⅱ理论的先验分布优选

4.5本章小结

5基于先验贝叶斯统计学可靠性验证测试方法的仿真计算

5.1软件可靠性验证测试框架与可靠性指标设定

5.2仿真计算结果分析与比较

5.2.1基于无先验知识贝叶斯方法仿真实验结果分析

5.2.2基于先验矩方法的贝叶斯仿真实验结果及分析比较

5.2.3基于共轭最大熵方法的贝叶斯仿真实验结果及分析比较

5.2.4基于ML-Ⅱ的先验分布优选计算及分析比较

5.3本章小结

6总结与展望

致 谢

参考文献

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摘要

可信软件目前广泛应用于社会生活的各个领域,与硬件可靠性快速提升相比,软件可靠性的发展相对滞后,已成为制约软件可信性水平进一步提高的瓶颈。软件可靠性测试在提升软件可靠性水平中扮演着重要的角色,一般可分为软件可靠性增长测试和软件可靠性验证测试。本文旨在针对可信软件验证测试阶段,所需测试用例量大、测试持续周期长的情况,在保证可靠性指标的前提下,给出两种有效降低测试用例量的方法,并提出通过使用第二类极大似然估计理论对两种方法进行优选,从而为解决软件可靠性验证测试阶段降低测试用例量的问题提供新的技术途径和实现手段。论文的主要研究内容和贡献如下: 首先,本文重点研究了两种目前常用的产生测试用例的方法,即基于软件运行剖面的测试用例产生方法和基于Markov链使用模型的可靠性测试用例产生方法。并针对后一种方法设计并给出应用示例,通过对示例模型的分析,发现使用测试链到使用链收敛准则确定测试用例量的方法存在缺陷,并且也不能有效的降低测试用例数目。 其次,为了在不降低可靠性验证测试指标的前提下减少测试用例量、缩短验证测试持续期,本文提出两种基于先验贝叶斯统计学方法的可靠性验证测试用例产生方法,即基于先验矩超参数计算的先验分布确定方法和基于共轭最大熵超参数计算的先验分布确定方法,并分别在软件离散执行和连续执行两种情况下予以阐述。最后提出基于第二类极大似然估计理论的先验分布优选方法,择优选取上述两种可靠性验证测试用例产生方法。 再次,为了验证基于先验贝叶斯的统计推断方法比无先验知识的统计推断方法在可靠性验证测试时所需的测试用例量更少,更具优势,本文针对上述两种方法进行数值仿真计算,对比试验结果证实了这一点。最后通过对基于先验贝叶斯统计学的两种不同可靠性验证测试用例产生方法的数值比较,验证了可以根据第二类极大似然估计理论进行择优选取。

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