淺談基于控制論的軟件自適應(yīng)測(cè)試方法

鄭涵

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，在工作中，生活中以及學(xué)習(xí)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。與此同時(shí)，軟件質(zhì)量和軟件產(chǎn)品的問(wèn)題備受人們重視。為了進(jìn)一步的加深對(duì)軟件自適應(yīng)測(cè)試方法的認(rèn)識(shí)，本論文基于軟件控制論的測(cè)試方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：軟件;測(cè)試;控制論;方法

中圖分類號(hào)：TP311.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）12-0234-01

為了保障計(jì)算機(jī)軟件的質(zhì)量和性能，要對(duì)軟件進(jìn)行一定的測(cè)試，而控制論方法對(duì)計(jì)算機(jī)質(zhì)量和性能的測(cè)試有著積極的作用。針對(duì)軟件的測(cè)試，在提高測(cè)試效率和加速驗(yàn)證測(cè)試的方面，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究集中在統(tǒng)計(jì)抽樣的方法，例如基于貝葉斯驗(yàn)證信息的軟件可靠性測(cè)試等。針對(duì)軟件測(cè)試的應(yīng)用和研究主要體現(xiàn)在技術(shù)軟件可靠性測(cè)試的評(píng)估領(lǐng)域。

1 軟件測(cè)試的概念

經(jīng)過(guò)一定的人工控制或者智能自動(dòng)手段，對(duì)軟件的性能質(zhì)量以及可靠性加以保障，使軟件達(dá)到預(yù)期的工作效果，并且從根本上挖掘軟件工作過(guò)程中的故障或者產(chǎn)品問(wèn)題的相關(guān)技術(shù)就是軟件測(cè)試。

通過(guò)軟件測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)軟件的缺陷，提高軟件的質(zhì)量和性能。他能夠從不同的角度設(shè)計(jì)軟件測(cè)試實(shí)現(xiàn)測(cè)試的目標(biāo)，達(dá)到證明檢測(cè)和預(yù)防的目的。在軟件工程的實(shí)施過(guò)程中，軟件測(cè)試是保障軟件質(zhì)量和性能的重要工作。

2 控制論的相關(guān)理論

2.1 自適應(yīng)控制理論

基于完全模型的控制方法是當(dāng)被控對(duì)象限定常，并且達(dá)到完全一致的情況下，對(duì)其軟件進(jìn)行分析和控制器設(shè)計(jì)。當(dāng)模型精準(zhǔn)描述實(shí)際的對(duì)象的時(shí)候，這種方法可以進(jìn)行綜合的分析，得到精準(zhǔn)可靠的控制效果?？墒?，對(duì)于實(shí)際對(duì)象，難以通過(guò)離線系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行辨識(shí)事先確定，或者數(shù)學(xué)模型中一些參數(shù)是隨時(shí)間而動(dòng)態(tài)變化的。設(shè)計(jì)一個(gè)有效的控制系統(tǒng)，達(dá)到可以主動(dòng)適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的情況，就是自適應(yīng)控制理論目前要解決的主要問(wèn)題之一。

通常，設(shè)計(jì)一個(gè)有效的，自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備以上三個(gè)要素。（1）在線積累過(guò)程信息。通過(guò)在線積累過(guò)程信息，降低被控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)值的不確定性。主要有兩種方法實(shí)現(xiàn)積累。第一種利用系統(tǒng)辨別方法實(shí)施，另一種是通過(guò)測(cè)量過(guò)程狀態(tài)的其他輔助變量實(shí)現(xiàn)間接的信息積累。（2）可調(diào)控制器。通過(guò)可調(diào)控制器實(shí)現(xiàn)被控系統(tǒng)狀態(tài)和相關(guān)指標(biāo)的自動(dòng)調(diào)整。（3）性能指標(biāo)控制。目前主要有開環(huán)控制和閉環(huán)控制的兩種方式。

2.2 軟件控制論的相關(guān)理論

所謂的軟件控制是針對(duì)軟件工程中的問(wèn)題進(jìn)行測(cè)試解決。被控的對(duì)象是被測(cè)的軟件。一般情況下，控制器的模型和可行性的控制策略，以及性能指標(biāo)影響著最優(yōu)控制的問(wèn)題。

軟件測(cè)試主要是發(fā)現(xiàn)軟件的缺陷，提高軟件的質(zhì)量和性能的重要技術(shù)手段，他能夠從不同的角度設(shè)計(jì)軟件測(cè)試實(shí)現(xiàn)測(cè)試的目標(biāo)，達(dá)到證明檢測(cè)和預(yù)防的目的。在軟件測(cè)試的過(guò)程中，測(cè)試的策略就直接影響測(cè)試的停止標(biāo)準(zhǔn)，決定該標(biāo)準(zhǔn)選擇何種測(cè)試用例。優(yōu)化軟件測(cè)試，從本質(zhì)上來(lái)講就是優(yōu)化軟件的測(cè)試策略。

針對(duì)測(cè)試優(yōu)化的問(wèn)題，現(xiàn)階段大多數(shù)研究都是，基于測(cè)試技術(shù)和測(cè)試準(zhǔn)則的選擇用例問(wèn)題的研究，以及測(cè)試過(guò)程中一些測(cè)試數(shù)據(jù)的復(fù)雜性等等的性質(zhì)的研究。與此同時(shí)，給定一個(gè)測(cè)試目標(biāo)，設(shè)計(jì)最優(yōu)測(cè)試策略，達(dá)到該目標(biāo)的研究也開始引起了學(xué)者們的關(guān)注。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要考慮如何在有限的測(cè)試資源內(nèi)充分的利用測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)有效的測(cè)試策略。

基于控制論的軟件測(cè)試方法來(lái)考慮這一問(wèn)題，有學(xué)者提出從測(cè)試過(guò)程中對(duì)測(cè)試用例選擇策略進(jìn)行研究，針對(duì)控制理論將軟件測(cè)試過(guò)程中的控制問(wèn)題，提出了Markov控制方法。把被測(cè)軟件當(dāng)做受控對(duì)象運(yùn)用Markov鏈進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，此時(shí)測(cè)試的策略，作為相應(yīng)的控制器，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。這一研究對(duì)軟件測(cè)試技術(shù)和控制理論有著重要意義。具體如圖1所示。

3 軟件測(cè)試的控制論方法

3.1 軟件測(cè)試方法

靜態(tài)測(cè)試方法和動(dòng)態(tài)測(cè)試方法是軟件測(cè)試的兩種最基本方法。但是就實(shí)質(zhì)而言，還存在隨機(jī)測(cè)試方法，單元測(cè)試方法，排錯(cuò)測(cè)試方法和組裝測(cè)試方法。另外也存在軟件確認(rèn)測(cè)試方法和功能性的軟件測(cè)試方法。

3.2 自適應(yīng)的測(cè)試方法應(yīng)當(dāng)具備的特性

目前對(duì)于軟件進(jìn)行自適應(yīng)方法測(cè)試的研究，具體分析如下：第一，軟件控制了模型盡管對(duì)傳統(tǒng)的軟件測(cè)試過(guò)程進(jìn)行了抽象和假設(shè)，但在模型部分的假設(shè)條件無(wú)法確實(shí)的反映軟件測(cè)試的實(shí)際情況?；诜答伩刂茰y(cè)試方法的反饋環(huán)節(jié)，比較清晰復(fù)雜度也可以接受，所以在軟件測(cè)試的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和改進(jìn)，充分的提高軟件運(yùn)行效能，提高發(fā)現(xiàn)軟件缺陷的概率。第二，現(xiàn)階段自適應(yīng)測(cè)試方法的隨機(jī)測(cè)試，算法簡(jiǎn)單成熟并且充分的利用了軟件缺陷聚集性的特點(diǎn)，能夠在緯度低數(shù)值輸入域中達(dá)到良好的測(cè)試效果，但是在計(jì)算上復(fù)雜度更高高維度和非數(shù)值輸入的情況下存在弊端。

對(duì)于之上的分析，本文認(rèn)為，一種高效的軟件自適應(yīng)測(cè)試方法應(yīng)當(dāng)具備以下的特性：（1）被測(cè)軟件的輸入域能夠被良好的刻畫;（2）可以充分的利用軟件缺陷聚集的性質(zhì);（3）測(cè)試過(guò)程中的中間測(cè)試數(shù)據(jù)能夠被充分的使用;（4）可以完成測(cè)試過(guò)程中動(dòng)態(tài)自適應(yīng)反饋調(diào)節(jié)的功能;（5）能夠接受復(fù)雜度更高的計(jì)算。

4 結(jié)語(yǔ)

21世紀(jì)以來(lái)，時(shí)代經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，現(xiàn)代信息化技術(shù)也在走向成熟，信息技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了軟件技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在各個(gè)行業(yè)掀起了時(shí)代發(fā)展的浪潮。思考如何提高信息化計(jì)算機(jī)軟件的質(zhì)量和性能是現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)W者們重點(diǎn)研究的熱點(diǎn)之一?；诳刂普摰能浖赃m應(yīng)測(cè)試，將有著更加廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用平臺(tái)，其科學(xué)合理的軟件自適應(yīng)測(cè)試方法，對(duì)時(shí)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)價(jià)值也有一定的積極作用。

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A Brief Discussion on Software Adaptive Testing Method Based on Cybernetics

ZHENG Han

（Zhongshan Torch Development Zone Polytechnic School， Zhongshan Guangdong? 528437）

Abstract：With the continuous development of information technology， computer technology has penetrated into all walks of life， in work， life and study play an increasingly important role. At the same time， the problem of software quality and software products has attracted much attention. In order to further deepen the understanding of software adaptive testing method， this paper discusses the testing method based on software cybernetics

Key words：software;testing;cybernetics;methods