下面是小编为大家整理的基于分词搜索的测试用例复用研究论文（共含5篇），如果喜欢可以分享给身边的朋友喔!同时，但愿您也能像本文投稿人“燕夏準”一样，积极向本站投稿分享好文章。
摘 要随着软件行业快速发展，软件功能的复杂程度随之提高，软件质量逐渐受到重视。在软件的整个生命周期中，软件测试是一个非常重要的环节。软件质量在很大程度上由软件测试的完整程度所决定。然而，随着软件复杂度的提高，软件测试的工作成本在不断增加。为了减少测试中的冗余现象，提高软件测试的效率，测试用例复用技术被应用于各个软件测试环节。本文建立了一套测试用例管理系统，通过统一存储并管理测试用例，提出将分词技术应用于测试用例复用查询，提高测试用例查询结果的有效性和可复用性。
关键词软件测试，测试用例，复用，分词
0 引言
软件测试是在规定的条件下对程序进行操作，以发现程序错误，由此来衡量软件质量，并对其是否能满足设计要求进行评估的过程。作为软件生命周期中的重要环节，其成败直接决定着软件的最终质量。软件测试工作不仅保证了软件质量，而且降低了日后维护成本。随着我国软件产业的蓬勃发展以及对软件质量的重视，软件测试也逐渐受到软件企业的关注，正逐步成为一个新兴的产业。测试用例是为某个特殊目标而编制的一组测试输入、执行条件以及预期结果，用于测试某个程序路径或核实是否满足某个特定需求。
随着软件规模越来越庞大，软件测试的工作量也与日俱增。软件测试过程中，测试用例的设计是软件测试过程的核心，直接影响了软件测试的效率。测试设计的好快直接决定着测试结果及其成效，测试用例是最有可能发现软件错误的测试数据和流程的集合。测试用例复用是将已执行过的测试用例重复使用或改进使用于不同的软件或软件测试阶段中，以此来降低测试用例设计环节的工作成本。为了提高软件测试的效率，测试用例复用技术被广泛地应用于各类软件测试的设计和回归测试阶段，用于减少测试设计阶段的成本，以缩短测试周期，提高测试效率。本文通过对可复用测试用例的收集以及分析，提出了一种以行业领域和基于分词搜索策略的测试用例复用思路，以提高测试用例的复用率。但是当测试用例管理系统中的测试用例数量过于庞大时，则不利于测试用例的筛选，因此有必要设计了推荐算法来按照一定规则对可能被复用的测试用例进行排序推荐。
1.1 测试用例复用的概念
测试用例复用是指测试工程师在执行一项新的测试工作时，通过直接调用或修改现有的、合适的测试用例，并将其应用在测试执行中的过程。如果搜索后得到的测试用例与需求完全一致，则直接复用现有测试用例，但是一般情况下，直接复用测试用例的情况很少；如果搜索到的测试用例与需求近似，则对其进行修改，得到新的测试用例之后再复用。在一定程度上，测试用例复用可以节省重新设计测试用例的时间，减少测试工程师的工作量，提高软件测试的效率。
然而，并非所有的测试用例都适合复用，有些测试用例定制化程度较高，只适合某些特定的测试场景，这样的测试用例可复用程度不高。由此可知，测试用例要能进行复用，须具备一定的可复用特性。
1.2 可复用测试用例特性
经过对大量可复用测试用例的收集以及分析，本文认为可复用测试用例需满足以下5个特性：标准化、通用性、有效性、独立性、小粒度1]。
1) 标准化。测试用例通常用自然语言进行描述，但由于自然语言的非结构化特性，无统一结构的测试用例不利于测试用例复用。因此，测试用例的设计必须使用统一的格式或结构，以消除由于自然语言的表述的差异带来的问题。标准化不仅强调测试用例的可复用能力，更偏向于测试用例管理。采用明确无歧义的语言描述测试用例并用统一结构进行存储，如表1测试用例描述案例所示2]。其中，加粗字体表示测试用例的字段，中括号 ]里的内容表示测试用例的具体内容或相关属性。
2) 有效性：测试用例的目标是发现软件中的问题或者验证功能是否正确，因此测试用例必须是针对它的测试目的而设计，并且经审核后必须是正确、完整、适用于被测对象并且是可执行的。
3) 通用性：测试用例不局限于具体的应用，不过分依赖于被测软件的需求、设计、环境、其他功能以及其他业务流程，可复用测试用例可多次适用于不同版本的软件测试或广泛应用于某同类软件或类似功能模块的测试。
4) 独立性：测试用例不过分受制于测试环境、相关业务流程以及前置测试用例。理论上，测试用例与其他因素的耦合度越小，则独立性也就越高，其测试用例的可复用程度相对较高。
5) 小粒度：通常指一个被测模块的末梢功能，测试用例的粒度设计追求功能的不可分割性。粒度越小并且相对独立的功能，针对其功能设计的用例，可复用性也就越高。
以登录功能举例，该功能相对于整个应用系统来说粒度最小，并且与其他功能相对独立，同时，针对登录功能设计的测试用例具有较强的通用性，所以通常情况下，登录功能的测试用例具有较高的可复用性。
1.3 测试用例复用场景
然而，并非所有的软件测试过程都适合进行测试用例复用。测试用例复用是为了避免测试用例的重复设计，提供现有的测试用例给测试工程师直接使用。因此，只有在需要重复执行的测试用例时，测试用例的复用才能真正发挥作用。通常情况下，测试用例复用主要由三类测试场景3]：
1) 软件升级：包括版本升级、缺陷修复等升级行为。例如：一家公司的业务管理系统的升级，或某个功能的改进。通常不会引起非常大的业务流程变动或界面改动，因此前一个版本的测试用例可被大量复用。
2) 产品测试：此类场景多存在于软件研发公司，多从事于某个领域的软件研发工作，通常此类公司有着自己的测试用例库。比如：从事ERP（企业资源计划）软件开发的公司。虽然不同行业的业务流程都不完全一致，但也有存类似的可复用业务流程，例如员工管理模块等。
3) 第三方测评4]：第三方测评机构适用于此类测试用例复用场景。由于第三方测试机构会对大量的软件进行测评，其中不乏相同领域的软件产品。如果对每个测试软件重新设计测试用例，必然增加工作成本。因此，对于第三方测评机构测试用例复用是十分有必要的。测试用例复用在不同领域和场景中有着广泛应用，对于大量测试用例的复用需要建立在大量测试用例基础上，需要将以往设计的测试用例加以存储和管理，因此设计一套测试用例管理系统是测试用例复用成为可能的先决必要条件。
2 测试用例复用库模型设计与实现
测试用例复用就是对已经执行的测试用例进行重复使用或修改使用。要实现测试用例复用，则需要对以往设计的测试用例进行有效的存储以及分类管理以供后续使用。对测试用例的管理就需要创建一个测试用例复用库来存储测试用例，在测试用例复用库中使用统一的规范数据格式对测试用例进行管理。当测试工程师要设计测试用例时，可先在测试用例库中进行搜索，查找合适的测试用例进行复用。但是，随着时间的增长以及测试项目的增加，测试用例库也随之扩充，测试用例数目与日俱增，这就增加了搜索的工作量。为了提高搜索的效率，根据测试用例适用的行业领域，对测试用例进行划分存储，并打上行业领域的标记。其原因在于，相同行业领域的软件其测试用例的通用性更高，可复用性也更高。
为了提高在测试用例库中的搜索效率和准确度，将分词技术应用于测试用例搜索功能中，对用户的搜索输入进行分词、筛选，得出有效的搜索关键字，根据关键字在测试用例复用库中进行搜索，减少了非关键字的干扰，提高了查询速度，并且搜索结果更准确。
通常情况下，测试用例复用分为直接使用以及修改使用，但无论何种情况，都需要对新测试用例进行审核，确定其有效性和唯一性方能进入测试用例复用库，测试用例复用模型如图1所示。
3 测试用例复用搜索设计与实现
3.1 分词词库
测试工程师进行测试用例复用时，需要对查询输入进行处理，常用方法是使用分词技术提取其中的关键字进行查询。分词技术中，英文单词之间以空格作为自然分界符，而中文是以字为基本的书写单位，词与词之间没有明显的区分标记，因此，对中文信息处理相对比较复杂。语义分析是中文信息处理的基础与关键，常见的.分词算法有两种：
算法1：建立词库，对待分析字符串逐词匹配，分离关键字；
算法2：建立词库，对目标串构造全文索引，然后将结果集与词库进行笛卡尔积匹配，获取匹配结果。
以上算法如果用于较大规模词库时，存在如下效率问题：
1) 当词库较大时，逐词匹配耗时较长；
2) 采用全文索引方式消耗多余内容，同时不适用于测试用例复用查询功能，因为用户输入的查询信息较短，而全文索引多适用于长文本字符串搜索功能。
在测试用例复用查询功能中，用户查询输入相对简单，但需要进行精确分词，因此针对此类特点，本文对文献5]中提出的索引方法加以改进，采用二级索引对中文词条进行分词（这里只讨论中文分词，英文分词可使用Lucene工具进行分词），以确保能快速并精确地进行分词。由于长度为2的中文词条占整个汉字词条约70%5]以上，同时假设汉字词长度2、3、4的词条个数比例为7：2：1，因此，大约90%的情况下，执行两次检索便能定位一个汉字词条，以保证较高的分词效率。同时为减少磁盘I/O，在系统启动时，将词库载入至内存，使所有计算可在内存中进行，进一步提高分词效率。根据《中国大百科全书》目前收录约6 000万个词条为例，整个中文词库大约适用300MB～400MB内存，因此，常见的主机可满足其硬件需求。
3.2 搜索算法
随着软件测试项目的日益增加，测试用例复用库不断扩充，这势必会影响到搜索的效率。本文中，当接收到用户的查询输入，程序首先将其与分词词库进行匹配，对查询输入进行分词，然后根据被测软件的行业领域，查询对应领域的测试用例数据，并且根据排序算法对查询结果进行排序。由于该分词算法仅用于测试用例查询，因此对于中文分词算法中歧义词的处理可以忽略不计，其伪代码如下所示：
由于词库在初建之时，未必能覆盖所有中文词条，并且随着各个行业的高速发展，每天都可能会有新词条出现，因此必然存在无法匹配的词条。当出现新词时，分词算法将自动定位到下一个可匹配词条，然后继续进行拆分，而新词则被单独作为一个分词加载至分词结果中。同时存储该用户输入，待管理员进行审核，人工加入到词库中。采用人工添加新词而非程序自动添加新词的原因在于，程序还不够智能，也无意义做到足够智能，同时对于新词的理解或判断的正确率远低于人判断的正确率。
3.3 结果排序
针对测试工程师进行测试用例的复用查询，其查询结果可能是几条，也可能是几十条，甚至是几万条数据，然而并非所有查询到的测试用例都是查询者所需要的，当查询结果数量庞大时，逐条查看筛选所消耗的时间可能早已超过了重新设计一个测试用例所需的时间，必然导致时间成本上的浪费，这与测试用例复用的初衷相违背。由此可见，根据查询到的测试用例与用户所需测试用例的相关性，为用户推荐一个“好”的测试用例是十分必要的。
可复用测试用例的查询结果的排序可以为用户提供选择测试用例的依据，针对查询主要针对教育期刊网
关键词 的搜索，因此对查询结果中的测试用例按照一个三元组方式排序，其中K表示搜索的教育期刊网
关键词 集合，ki是该教育期刊网
关键词 集合中的某个教育期刊网
关键词 ，则排序三元组表示如下：
C(ki)表示当前查询结果中是否有与ki匹配的教育期刊网
关键词 ，如有，则C(ki)记为1，如没有，则C(ki)记为0。
C(ki)是K中每个教育期刊网
关键词 在本次查询中是否匹配的计数之和，始终大于0，因为查询结果中显示的是至少有一个查询关键字匹配的搜索结果。S(ki)表示当前查询结果中教育期刊网
关键词 ki出现的频次。S(ki)是K中每个教育期刊网
关键词 在本次查询中出现频次之和。Creuse则表示查询结果中该条测试用例被复用的次数。
通过上述三元组对测试用例的查询结果进行排序。首先按照C(ki)列进行降序排序，若该列数值相同，则按S(ki)列进行降序排序，若此列数值相同，则按Creuse列进行降序排列。由此可以发现，查询关键字匹配越完全，其满足查询需求的程度就越高，同时，复用次数越多的测试用例，越具有通用性。
4 总结
测试用例复用的核心思想是将以往的测试用例加以收集积累，通过建立测试用例管理系统来统一管理测试用例库。本文提出了将分词技术和软件行业领域应用于测试用例复用来提高测试用例复用程度。按领域划分测试用例可使得查询结果更具有可复用性，同时设计了一套采用二级索引结构的中文分词词库使分词效率更高效。因此，系统为测试用例设计人员推荐更“好”的可复用测试用例，对查询结果顺序稍加改进便于筛选，便能极大的减少测试用例设计阶段的工作量。
小议软件测试用例的设计论文
白盒测试技术中测试用例的设计方法研究
白盒测试方法的主要作用有：
（1）至少测试一次程序子模块的所有独立执行路径；
（2）针对所有可能的逻辑判定，至少一次取“真”或“假”两种情况；（3）在运行界限内和循环边界处执行循环体；
（4）测试程序内部的数据结构的有效性。在实际的数据测试中，如果程序具有多种循环嵌套的情况，不同的执行路径数目可能是天文数字，例如一个有5条路径的嵌套20次循环的小程序，包含不同执行路径条数为520次方，如果每一条路径测试1ms，全年无休时要测试完所有路径需要约3170年的时间。因此，我们必须采用一些替代办法，典型的方法是有选择的执行程序中某些最有代表性的通路。白盒测试的主要技术有：
1根据程序内部的逻辑结构设计测试用例的技术—逻辑覆盖
（1）语句覆盖，选择足够多的测试数据以使被测程序中每条语句都至少执行一次。语句覆盖不考虑对程序的逻辑覆盖，它主要关心表达式的结果，却对每个条件取不同值的情况不做测试。因此，语句覆盖是比较弱的逻辑覆盖标准。在图论中和语句覆盖对应的是点覆盖。
（2）判定覆盖，又叫分支覆盖，它首先满足语句覆盖的条件，同时对每个判定的每种可能的'结果都至少执行一次，即对每个分支都至少执行一次每个判定，判定覆盖对程序的逻辑覆盖程度也不高。在图论中和判定覆盖相对应的是边覆盖。
（3）条件覆盖，指的是不仅每个语句至少执行一次，而且使判定表达式中的每个条件都取到各种可能的结果，条件覆盖中可能不包含判定覆盖。
（4）判定/条件覆盖，指选取足够多的测试数据，使得判定表达式中的每个条件都取到各种可能的值，每个判定表达式也取到各种可能的结果。
（5）条件组合覆盖，要求选择足够多的测试数据，使得每个判定表达式中条件的各种可能组合都至少出现一次。条件组合覆盖是逻辑覆盖标准中最强的。
（6）路径覆盖，指的是选取足够多的测试数据，使程序的每条可能路径都至少执行一次。测试用例设计举例1：如下图1所示程序段流程，实现语句覆盖需要设计的测试数据有：X=0，Y=3和X=-1，Y=2；实现条件覆盖至少采用的测试数据有：X=0，Y=3和X=3，Y=1；实现判定覆盖至少应用的测试数据有X=0，Y=3，X=1，Y=2和X=-1，Y=2。
2测试程序的控制结构，主要包括条件测试，循环测试和基本路径测试。
其中基本路径测试是由TomMcCabe提出的一种白盒测试技术，这种技术在设计测试用例时需要首先计算程序的环形复杂度，并用该复杂度为指南定义执行路径的基本集合。在实际测试中，仅靠基本路径测试还不能满足要求，还需要结合条件测试技术来检查程序模块中包含的逻辑条件，还有循环测试来专门测试循环结构的有效性。
黑盒测试技术中的测试用例设计方法研究
黑盒测试主要用来测试软件的功能特点，通过黑盒测试可以发现：（1）是否有遗漏了的功能或者不正确的功能；（2）能否有正确的接收输入和正确的输出结果，这主要针对接口而言；（3）是否有外部信息访问错误或数据结构错误，同时，软件运行时能否满足性能上的要求；（4）软件在初始化或者退出时有无错误等；使用黑盒测试同样不可能将所有可能的输入条件和输出条件用于测试，因为测试用例的组合是天文数字。例如一个程序有两个输入量和一个输出量，在32位计算机上运行，若X，Y取整数，按穷举测试时需要232×232=264组，如果一组数据需要1ms，全年无休，需要5亿年的时间。显然，我们必须设计合理的方案来减少测试用例的数量。目前黑盒测试的主要测试用例设计技术有：
1等价类划分
等价类划分是把程序的输入域划分成若干个数据类，据此导出测试用例，因为对于同一类中的数据而言其作用是相同的[3]。等价类划分可以分为有效等价类和无效等价类。有效等价类是指符合程序功能要求的数据类，该类中包含的都是有意义的数据；而无效等价类指不能满足程序正确运行或者预期结果的数据类的集合。我们在设计测试用例时，要同时考虑有效等价类和无效等价类的设计方案。等价类的划分有自己的原则。在具体使用等价类划分设计测试用例时有两个步骤：（1）设计一个新的测试方案以尽可能多地覆盖尚未被覆盖的有效等价类，重复这一步骤直到所有有效等价类都被覆盖为止；（2）设计一个新的测试方案，使它覆盖一个而且只覆盖一个尚未被覆盖的无效等价类，重复这一步骤直到所有无效等价类都被覆盖为止。
2边界值分析
使用边界值分析方法来设计测试用例时需要开发者具有一定的经验和创造性，通常根据划分的输入等价类和输出等价类的边界来确定边界值的结果，即选取刚刚等于、刚刚小于和刚刚大于边界值的测试数据，而不是选择等价类内部的数据作为测试用例。
3错误推测法
错误推测法主要依靠直觉和经验，需要有一定开发大型软件工程的经验，其基本思想是通过列举出程序中可能有的错误和容易发生错误的特殊情况，并根据这些情况来选择测试方案。
小结
测试用例的设计方法并不是独立使用的，而是经常会进行一些不同设计方案的组合，如黑盒测试中的等价类划分和边界分析方法可以结合使用，进步设计更加合理的测试用例，找出更多的软件运行错误。
浅析GUI软件的测试用例优化算法的论文
随着计算机产业应用范围的进一步拓展，计算机数据应用技术也进一步实现了深入研究，GUI软件技术是现代网络技术应用的重要技术之一，它的应用实现了计算机数据挖掘与数据图像转换之间的完美融合。为了保障GUI软件技术能够在实际应用中发挥实际作用，积极开展GUI软件技术测试，用例优化算法的探究能够提高GUI软件技术应用程序的功能性完整，提高GUI软件技术在实际应用中的作用，促进我国计算机技术的创新探究。
1 GUI软件技术进行用例优化算法探究的理论构建
GUI软件技术的实施用例优化算法进行系统测试，是对数据结构的实际应用完整度，输入不同数据后，数据结构和数据应用中结构反馈准确性的进一步检验，使GUI软件技术的应用能够准确的反馈出用户的数据运行需求，并且GUI软件技术具有智能数据存储功能，能够依据用户的程序执行习惯，形成执行逻辑，符合用户的用户系统的操作习惯。本文针对GUI软件技术的检测理论分析主要从空间构建理论、计算机域概念与类概念、数据动态处理理论几方面对测试的实施提供理论分析。
1.1 空间构建理论。第一，空间构建理论。GUI软件技术进行优化算法执行过程中，应用的数据结构不是直接从计算机数据库中直接挖掘出来的，而是结合在GUI软件技术测试中进行数据管理应用的进一步划分，为GUI软件技术的检测提供明确的数据应用范围，从而进一步将数据结构进行系统的划分整理，保障GUI软件技术检测的数据应用的准确性。例如：GUI软件技术在进行算法检测前期，需要设定算法检测的最大值和最小值，计算机依据用户输入的数域的范围，智能的进行GUI软件技术的执行空间筛选，为系统测试提供最佳检测环境。计算机程序空间构建理论在GUI软件技术测试中的应用，能够提高检测的应用的准确率，充分发挥GUI软件技术用例优化算法检测的作用。
1.2 域与类。第二，域与类理论。GUI软件实施用例优化算法进行测试中，主要是通过算法中数据变化反馈GUI 软件技术的实际运行情况，为了进一步提高GUI软件算法检测的准确性，增强数据检测的准确性。GUI软件需要应用数据的数字域和数字的类，进行科学划分。域是针对数据系统检测程序的判断应用。通常情况下，域可以作为系统内部划定软件检测数据应用空间性的依据，也可以作为程序执行中内部数据执行步骤管理的主要依据。例如：为了保障GUI软件测试的顺利实施，程序管理人员分别应用域对程序执行中的每一个步骤设定的域值;类进行数据控制的范围是输入数据的形态，检测范围，反映属性的相关信息控制，实现了数据资源应用管理的全方位、精准化分析，为我国计算机产业的进一步完善准确的数据检测反馈。
1.3 动态理论。第三，数据动态处理理论，计算机以理论的应用是从物体运动变化状态的基本理论发展而来的，数据动态判断在GUI软件技术检测中的应用与GUI状态判断结合在一起，对GUI软件技术执行算法后的数据结构进行推断，得出判断结果，从而对GUI 软件的实际执行情况做出判断。例如：GUI软件检测中输入的数据为I={0,1，2,}，其中1为系统背景颜色属性正常，2为画面清晰度正常，0为系统存在故障，执行情况较差。通过GUI软件系统执行算法反馈的数据变化结果，判断GUI软件的运行情况，实现了GUI软件用例优化算法测试的实际意义。
2 GUI 软件技术进行用例优化算法实践探究
GUI 软件技术进行用例优化算法实践表示图为图1，从图中可知，GUI 软件技术的实际执行情况主要分为三部分，同时又每一部分的基础上进行不同层次的精细划分，最终形成划分GUI 软件技术算法测试的划分结构，本文结合图1 中相关换分结构，将这三大部分按照GUI 软件技术的执行顺序进行操作步骤讲解。
2.1 GUI 软件技术构建匀数据运算空间
首先，GUI 软件技术应用数据结构构运算执行空间。GUI 软件技术的检测是在在计算机数据模拟的虚拟空间中实施的，为了将GUI 软件技术广泛的应用在计算机程序监测管理中，应用计算机虚拟模型，确定软件检测的数据应用范围，确定GUI 软件技术的检测空间。例如：某次GUI 软件技术是的主要目的是对计算机数据管理程序进行检测，系统内部应用数据挖掘的程序信息，设定程序运算空间，为GUI 软件技术的'检测划定了明确的检测范围，从而提高了GUI 软件技术的算法运行的准确性。
2.2 输入检测数据
其次，输入检测数据，检测数据通常为一系列的检测系统数据，为了保障GUI 软件技术的系统测试能够顺利进行，计算机对运算数据的划分通常采用初次输入数据划分和二次数据划分两部分，初次数据划分将从计算机大数据库中随意划分的检测检测数据进行初步筛选，对原始数据中结构不完善，数据不够清晰的进行进一步完善;二次数据监测是在初次数据筛选的基础上开展数据层次性排列，从而使程序管理人员可以通过数据值的变化趋向判断GUI 软件技术实际应用作用。
2.3 构建数据判断流程
其三，针对GUI 软件技术在网络空间构建的数据应用模型，将不同层次的数据结构进行划分，并实现了管理管理结构和管理形式的进一步完善。GUI 软件中数据输入后，依据层次性数据结构的进一步判断，实现输入数据程序执行情况的判定。例如：UI软件检测中输入的数据为I={0,1，2,}，其中1 为系统背景颜色属性正常，2 为画面清晰度正常，0 为系统存在故障，而本次数据程序运算的输出结果为2，那么，从2 数字下的子系统继续执行程序P={1,2,3}，将画面的清晰程度依旧实现层次性划分，最终将子程序和主程序的数据进行综合判断，得出GUI 软件算法结构判断图。一方面，系统直接将构成的数据判断结构图的结果反馈给程序人员，形成数图结合结构;另一方面将返回检测结果进行GUI 软件技术实际应用效果系统智能存储，进行系统存储，形成电子数据，以便于系统数据的进一步深入管理。
3结论
GUI 软件技术是现代计算机程序执行中的一种新型数据资源管理手段，对GUI 软件技术的用例优化算法检测能够提高GUI软件技术在实际应用中的准确性和检测结构的科学性，实现计算机数据网络应用技术的进一步创新发展，促进我国网络应用体系的创新发展。
基于SFTA和等价类的软件测试用例设计方法研究与应用
摘 要： 为了解决软件测试时高可靠性安全性要求，测试用例设计的充分性和有效性不足的问题，软件故障树分析结合等价类原则解决了测试用例设计的充分性和有效性问题。通过对软件的故障模式进行分析，在建立软件故障树的基础上获得了软件故障树的最小割集。以最小割集为模型，结合等价类划分方法实现了测试用例设计，并根据该方法开发了测试用例自动生成工具。通过测试项目实际应用表明，采用该方法进行测试用例设计可以满足测试的充分性和有效性要求。 关键词： 软件测试； 测试用例； 故障树； 等价类 中图分类号： TN06?34； TP311.5 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）21?0128?04 0 引 言 随着计算机科学技术的不断发展，软件在各个行业中发挥着越来越重要的作用，在许多领域中软件实现的功能已达到整个系统功能的80%。因此，软件系统的质量往往决定着系统的质量，有时由软件缺陷引发的故障造成的后果会非常严重。例如文献[1]中20世纪80年代美国发生的放射治疗机软件错误，导致五名患者受到超计量辐射死亡的严重事故。随着软件应用的深入和广泛，特别是，应用于高铁、银行、医疗、军事和航天航空领域的软件，其软件的质量更加需要关注，如果这些系统中发生由软件缺陷引发的事故，其后果将是无法预料的。 目前，软件测试仍是保证软件质量的重要手段之一，而软件测试最关键的环节之一就是测试用例设计，测试用例设计的充分性决定着测试的有效性。采用何种测试用例设计方法满足测试的有效性和充分性要求是软件测试领域不断深入探索研究的课题。 软件故障树分析[2]（SFTA）是一种自顶向下的软件可靠性和安全性分析方法，即从软件系统不希望发生的事件（顶事件），特别是对人员和设备的安全产生重大影响的事件开始，向下逐步追查导致顶事件发生的原因，直至基本事件（底事件）。利用SFTA分析的结果可以确定软件测试的重点和内容。 等价类划分方法是一种黑盒测试方法[3]，它将软件的输入划分为若干个数据类，从中得到测试用例的输入。等价类划分的测试用例设计是基于对输入条件的等价类进行评估，是软件黑盒测试中最常采用的方法之一。 本文将SFTA和等价类划分方法相结合提出了一种有效的测试用例设计方法，并实现了测试用例的自动生成。 1 软件故障树及最小割集 SFTA技术是应用较为广泛的软件安全性分析方法，将此方法用于软件测试时，主要应用于软件黑盒测试的测试用例设计。对于那些高可靠安全要求的软件应在进行安全性分析的基础上，进行测试用例的设计以便实现测试用例的有效覆盖。 1.1 建立软件故障树 软件故障树的建立是软件故障树分析中最基本同时也是最关键的一项工作。软件故障树简单地说是由一些逻辑和事件符号构建而成的。由于软件故障树的准确性直接影响到对软件的分析，因此，在建立软件故障树时需要开展必要的准备工作。软件故障树的建立通常包括：收集并分析有关技术资料，选择要分析的顶事件和构建故障树。 1.1.1 收集并分析有关技术资料 软件故障树建立的完善程度直接影响基于最小割集的测试用例集合的有效性，因而需要软件故障树的建立者广泛地掌握并使用有关方面的知识和经验。这些知识和经验获取主要依靠对相关资料的学习和对软件的熟悉，需要掌握的内容主要应包括：软件系统的体系结构设计、软件的功能、系统的范围、软件之间的接口关系和运行环境等；识别人为因素对软件系统的影响；识别软件在不同的运行模式下的状态，以及不同模式之间的相互转换关系。 另外，在建立故障树时应征求有经验的设计人员、用户等的意见，以便保证软件故障树的.正确性。 对于软件关键等级较高的软件，一般情况下，软件研制人员已完成了软件安全性分析。测试人员可以在此基础上开展进一步的分析。 1.1.2 选择要分析的顶事件 利用故障树进行软件分析常遇到的问题就是构建的故障树过于复杂，很难利用其进行有效的测试用例设计。为了避免这一难题，在构建故障树时可以将软件故障树分层构建，先按照软件单个功能项为单位进行构建，在逐渐延伸至顶事件。 这种顶事件确定方法也符合确认测试对所有功能进行测试的实际要求。顶事件的确定可以与确认测试的测试项的确定一起完成。当一个测试项有多个子测试项时，可以将子测试项做为顶事件。 采用这种方法不仅避免了软件故障树过于复杂的问题，也更符合测试工作的需要与流程。将软件故障树分析与测试项的分解、测试用例的设计紧密结合，更有利于测试用例的自动生成。 1.1.3 构建故障树 软件故障树中使用的符号包括事件符号和逻辑门符号两类。事件符号用以表示故障事件，逻辑门符号用以表示故障事件之间的逻辑关系。 建立软件故障树通常采用演绎法。所谓演绎法是指首先选择要分析的顶事件（即不希望发生的故障事件）作为故障树的“根”。然后分析导致顶事件发生的直接原因（包括所有事件或条件），并用适当的逻辑门与顶事件相连，作为故障树的“节”（中间事件）。按照这个方法逐步深入，一直追溯到导致顶事件发生的全部原因（底层的基本事件）为止。这些底层的基本事件称为底事件，构成故障树的“叶”。 在故障树最底层的底事件是导致顶事件发生的根本原因。有些底事件可以独立地引发顶事件，有些底事件按照一定的逻辑关系共同引发顶事件。在分析故障发生原因过程中，要充分发挥分析者、软件开发组以及软件测试机构的经验。 1.2 故障树的数学描述 有[n]个底事件构成的故障树，故障树的顶事件为[T，][xi]是底事件的状态变量，[xi]的值为1或0，[Φ]表示顶事件的状态，则有如下定义： [xi=1，底事件i发生0，底事件i不发生] [Φ=1，顶事件发生0，顶事件不发生] 由于[Φ]由底事件的状态确定，即[Φ=Φ（X），]其中[X={x1，x2，…，xi}。]因此，[Φ=Φ（X）]就是故障树数学表述的结构函数[4]。 对于顶事件和底事件之间全部为逻辑与门结构的故障树，结构函数可以表述为： [Φx=i=1nxii=1，2，…，n] 对于顶事件和底事件之间全部为逻辑或门结构的故障树，结构函数可以表述为： [Φx=i=1nxii=1，2，…，n] 根据上述定义就可以表示出任意一棵故障树的结构函数。图1所示的软件故障树的结构函数就可以表示为： [Φ=x1x2x3x1x3x4] 1.3 最小割集的数学描述 割集为能引起顶事件发生的底事件集合。最小割集为不包含任何冗余因素的割集。如果去掉最小割集中的任何事件，它就不再成为割集。 根据上述的定义，在软件故障树中，由于最小割集发生时，顶事件必然发生，因此，一棵故障树的全部最小割集的完整集合代表了顶事件发生的所有可能性。因此，若软件故障树有[m]个最小割集[C=（C1，C2，…，Cm），]任意一个最小割集中的全部底事件发生时，故障树的顶事件必定发生，最小割集可以表示为： [Cj=i=1xi] 在[m]个最小割集集合中只要有一个最小割集发生，顶事件就发生，所以软件故障树可以表示为： [Φ=j=1mi=1nxi] 根据故障树最小割集的定义，利用Fuseell?Vesely算法，可以获得图1的最小割集为：[x1，][x2，x3，x4，]其软件故障树也可表示为： [Φ=x1x2x3x4] 根据上述表达式，图1的等价软件故障树如图2所示。 2 生成测试用例集 利用软件故障树最小割集建立了进行测试用例设计模型，每个底事件就是测试用例的输入，而每个输入的取值应根据等价类划分的原则设置典型值。 2.1 确定输入条件的等价类 在进行输入的典型值选取时，应根据等价类划分的方法进行确定。等价类的确定应遵循如下原则[3]： （1）若输入条件指定一个范围，则可以定义一个有效等价类和两个无效等价类； （2）若输入条件需要特定的值，则可以定义一个有效等价类和两个无效等价类； （3）若输入条件指定集合的某个元素，则可以定义一个有效等价类和一个无效等价类； （4）若输入条件为布尔值，则可以定义一个有效等价类和一个无效等价类。 以最小割集[{x2，x3，x4}]为例，其典型取值分别为下[x2：a1，a2，a3；x3：b1，b2，b3；x4：c1，c2。] 2.2 生成测试用例集 在进行测试用例设计时，以每一个最小割集为一组测试用例。以最小割集[{x2，x3，x4}]为例，根据在2.1节中确定的[x2，x3，x4]各自的等价类取值，可得到测试用例为：[{a1，b1，c1}，][{a1，b1，c2}，][{a1，b2，c1}，][{a1，b2，c2}，][{a1，b3，c1}，][{a1，b3，c2}，][{a2，b1，c1}，][{a2，b1，c2}，][{a2，b2，c1}，][{a2，b2，c2}，][{a2，b3，c1}，][{a2，b3，c2}，][{a3，b1，c1}，][{a3，b1，c2}，][{a3，b2，c1}，][{a3，b2，c2}，][{a3，b3，c1}，][{a3，b3，c2}。]这样就得到[C13×C13×C12=3×3×2=18]个测试用例。 软件的算法流程图如图3所示。 3 应用实例 （1）获取软件故障树 在实际应用中获得了如图4所示的软件故障树，其中中间事件“游机未关机”的发生是由Ggjx1，Ggjx2，Ggjx3中的任意两个以上发生时导致的。根据这种情况，可将图4改造为如图5所示的等效故障树。 （2）求出割集 {T2fc1，T2fc2，T2fc3}，{Ggjx1，Ggjx2}，{Ggjx1，Ggjx3}，{Ggjx2，Ggjx3}，{Luwo}，{Ggjx1，Ggjx2，Ggjx3}，{Luwo，T2fc1 }，{Luwo，T2fc2}，{Luwo，T2fc3}。 （3）求出最小割集 {Ggjx1，Ggjx2}，{Ggjx1，Ggjx3}，{Ggjx2，Ggjx3}，{Luwo}，{T2fc1，T2fc2，T2fc3}。 （4）设置典型值 根据输入条件的等价类原则设置的典型值见表1。 （5）生成测试用例 基于割集生成的测试用例有63个，而基于最小割集生成的测试用例只有25个。基于最小割集{T2fc1，T2fc2，T2fc3}生成的一个测试用例集合如图6所示。 4 结 语 本文利用故障树的原理和方法，将故障树的最小割集作为生成测试用例的模型，测试用例的输入采用等价类划分的方法选取，提出了基于故障树最小割集和等价类划分的测试用例生成方法，并开发了测试用例自动生成工具。该方法在逃逸软件测试项目中得到了应用，实际结果表明它有效地提高了测试测试用例设计的充分性和高可靠软件测试的自动化程度。 参考文献 [1] 黄锡滋.软件可靠性、安全性与质量保证[M].北京：电子工业出版社，2002. [2] 陆廷孝，郑鹏洲，何国伟，等.可靠性设计与分析[M].北京：国防工业出版社，1995. [3] PRESSMAN R S. Software engineering： a practitioner′s approach [M]. 7th ed. [S.l.]. McGraw?Hill Companies，Inc， 2009. [4] 孙志安，裴晓黎，宋昕，等.软件可靠性工程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009. [5] 练峰海，石启亮，陈方涛.基于GUI方法的故障树运算软件实现[J].现代电子技术，2012，35（18）：83?85. [6] 姜兴杰，杨峰辉.软件可靠性分析与设计[J].现代电子技术，2011，34（7）：135?137.
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