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基于模型驱动架构软件测试用例自动生成的研究

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浙江理工大学学位论文原创性声明及版权使用授权书

第一章引言

1.1论文选题的背景及意义

1.2国内外研究现状和主要存在的问题

1.2.1基于形式化规格的软件测试用例生成

1.2.2基于UML模型测试用例自动生成技术

1.2.3基于模型驱动架构的软件测试用例生成

1.3论文的研究内容及主要工作

1.4论文的组织结构

第二章OCL介绍及建模应用

2.1 OCL介绍

2.2 OCL建模应用实例

第三章OCL的形式定义

3.1对象模型的形式定义

3.2 OCL类型的形式定义

3.2.1 OCL的基本类型

3.2.2对象类型

3.2.3列集和元组类型

3.2.4特殊类型

3.2.5类型继承层次

3.3 OCL表达式的形式定义

3.3.1表达式的语法

3.3.2表达式的上下文

3.3.3不变式

3.3.4前置、后置条件

第四章测试用例自动生成算法

4.1设计和测试用例的形式化定义

4.2约束满足问题(CSP)

4.3基于缺陷测试的测试用例生成算法

4.4测试用例自动生成工具原型的框架

第五章UML、OCL模型的解析处理

5.1 UML模型的转化处理

5.1.1 UML类图的文本表示

5.1.2使用XMI和XSLT转化方式

5.1.3使用RoseScript处理模型转化

5.2 UML、OCL模型的解析

5.2.1 UML、OCL模型解析工具(Octopus)介绍

5.2.2模型解析后的抽象语法树(AST)结构

5.3实验结果

第六章OCL规格的变异分析

6.1变异分析概述

6.2变异算子的设计理论

6.2.1变异分析的两个基本假设

6.2.2缺陷种类

6.3变异分析测试的充分性

6.3.1缺陷条件

6.3.2缺陷种类的关系

6.4 OCL变异系统的设计和实现

6.4.1变异系统设计方案

6.4.2变异系统的整体设计

6.4.3各个变异算子的具体实现

6.5实验结果

第七章OCL规格的划分分析

7.1 OCL规格构造划分分析理论

7.1.1基于逻辑覆盖准则生成DNF

7.1.2基本的DNF构造规则

7.1.3三值逻辑系统的DNF构造规则

7.2 OCL规格DNF构造系统的设计和实现

7.2.1 DNF的数据结构

7.2.2将OCLAST转化为DNF树

7.2.3将DNF树结构转化为DNF

7.3测试用例约束库的生成和简化

7.3.1常规测试约束库的生成

7.3.2变异分析约束库的生成和简化

7.4实验结果

第八章测试用例CSP模型的建立与求解

8.1 Choco介绍

8.1.1 Choco的使用

8.1.2 Choco的基本框架

8.2 CSP模型的自动生成

8.2.1处理新的数据类型

8.2.2自动生成CSP模型

8.3生成测试脚本

8.4实验结果

第九章总结

9.1本文的主要贡献

9.2存在的不足和今后改进的方向

参考文献

致谢

附录

攻读学位期间的研究成果

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摘要

在软件测试过程中,测试用例的生成是软件测试的关键和难点。目前,测试用例的生成主要靠手工完成,而且要求软件测试人员具有一定的经验和较高的专业水平,导致测试效率低下,软件成本居高不下,软件质量也很难保证。为此,迫切需要改进软件测试的方法,开发一些测试用例的自动生成工具,提高软件测试效率,降低软件成本,保证软件质量。 在以往的计算机科学中,对基于形式化规格的测试用例自动生成作了广泛的研究。但是软件测试和形式化方法之间往往存在着一定的鸿沟,测试人员通常怀疑形式化验证技术对实际问题的可应用性,而形式化方法的拥护者也无法接受通过充分测试技术来产生正确的软件。传统形式化语言的一个缺点就是要求使用者有较扎实的数学基础,不适合普通的系统建模人员的使用。 本文介绍了对象约束语言(OCL)在实际建模中的应用,并且形式化描述了OCL的语法及语义。OCL是一种对UML模型进行约束描述的形式化语言,允许开发人员创建模型中各个对象之间的详细约束规则。 我们阐述了一种基于前置和后置规格说明的缺陷测试用例生成技术。基于测试用例的形式定义,介绍了测试用例生成算法的理论以及如何将该算法转化为约束满足问题(CSP)的求解。 本文提出一种新型的OCL规格变异系统的设计方案,并详细描述了一些变异算子的具体实现。解决了传统变异系统的性能缺陷,提高了变异分析的实用性。本文介绍了对类的单个方法进行自动划分分析以及对给定类方法构造有效的测试序列的方法。利用Choco约束编程系统,将测试用例生成算法建模为一个约束满足问题,通过求解约束满足问题来生成单元测试用例集。 为了证明上述理论和方法的可行性,我们开发了一个基于UML、OCL规格单元测试用例的自动生成工具原型。我们希望通过一种新的基于形式化方法的测试用例自动生成技术在形式化方法和软件测试之间架起一座桥梁,缩小两者之间的差距,从而提高软件的生产效率。

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