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基于半监督学习方法的软件故障定位研究

西北工业大学学报 2015年第2期33卷 332-336页

作者：郑炜吴潇雪谭鑫彭耀鹏杨帅西北工业大学软件与微电子学院陕西西安710072

故障定位是软件工程中最为耗时和昂贵的活动之一,为降低软件故障定位的成本及提高故障定位的效率,机器学习方法被广泛应用于自动化软件故障定位中。传统的监督学习方法需要获取大量标记样本,这在实际项目中相当困难,且费用高昂。针对这... 详细信息

故障定位是软件工程中最为耗时和昂贵的活动之一,为降低软件故障定位的成本及提高故障定位的效率,机器学习方法被广泛应用于自动化软件故障定位中。传统的监督学习方法需要获取大量标记样本,这在实际项目中相当困难,且费用高昂。针对这一问题,提出采用半监督学习方法进行软件故障定位的思想,故障定位基于语句级别,通过应用程序中可执行语句与测试用例执行之间动态属性、以及传统软件故障定位中较有效的若干静态属性实现协同训练目的,得到训练良好的分类器,然后用该分类器对程序其余语句进行分类,从而得到故障语句。文章最后在Siemens Suite数据集中对算法进行验证,通过与传统监督学习算法进行对比,证明半监督学习算法在软件故障定位中的有效性。

关键词：软件故障定位半监督学习协同训练算法训练样本

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基于错误交互集的组合测试软件故障定位方法

电子学报 2014年第6期42卷 1173-1178页

作者：王建峰魏长安盛云龙姜守达哈尔滨工业大学自动化测试与控制系黑龙江哈尔滨150001

提出了一种基于错误交互集的组合测试软件故障定位方法.根据组合测试数据的执行结果,生成可能的错误交互集,通过对集合中全部交互进行定性分析,以有效的避免不同测试用例覆盖的相同错误交互被重复定位的情况,减少所需附加测试用例的数目... 详细信息

提出了一种基于错误交互集的组合测试软件故障定位方法.根据组合测试数据的执行结果,生成可能的错误交互集,通过对集合中全部交互进行定性分析,以有效的避免不同测试用例覆盖的相同错误交互被重复定位的情况,减少所需附加测试用例的数目.提出了基于错误密度的测试用例分析方法,将已有测试结果作为先验知识,提高错误定位的效率.最后,经过算法效率分析及实验验证,本文算法能够在保证准确定位错误交互的基础上,有效减少所需附加测试用例的数目.

关键词：组合测试软件故障定位错误交互集错误密度

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基于智能技术的软件故障定位方法研究与实现

基于智能技术的软件故障定位方法研究与实现

作者：郭峰南京理工大学

学位级别：硕士

随着各领域对软件需求的提高、信息处理量的剧增,使得软件系统的规模日益庞大、结构日趋复杂。如何有针对性地进行软件故障定位,快速、准确地检测到缺陷程序,提高软件程序的调试效率,仍然面临挑战。针对较大规模软件以及同一软件升级版... 详细信息

随着各领域对软件需求的提高、信息处理量的剧增,使得软件系统的规模日益庞大、结构日趋复杂。如何有针对性地进行软件故障定位,快速、准确地检测到缺陷程序,提高软件程序的调试效率,仍然面临挑战。针对较大规模软件以及同一软件升级版本故障定位效率低、准确性不高等问题,本文以程序源码为研究对象,面向软件单故障定位和软件多故障定位两个不同场景,采用传统的机器学习技术和最近的深度学习技术作为解决方案的基本组成,开展软件故障定位方法研究,具体的研究内容如下:1.在软件单故障定位场景下,针对现有的基于神经网络的软件故障定位方法中存在覆盖特征矩阵规模大、含有重复信息等问题,研究了基于卷积神经网络的软件故障定位方法。该方法设计了一种函数与分支粒度的覆盖特征矩阵,用于去除原覆盖特征矩阵中的冗余信息。进一步地,提出了基于卷积神经网络的软件故障定位模型,利用深度学习的特征提取能力,对程序测试用例集的执行信息进行特征学习,进而实现对程序语句可疑性的评估。在7个基准程序数据集上进行实验,并与其它代表性的软件故障定位方法进行对比分析,实验结果表明提出的方法可以平均减少9.16%的代码检查量,在85.71%的实验场景中表现了更高的故障定位效率,验证了方法有效性。2.在软件多故障定位场景下,针对现有的基于聚类算法的故障定位方法在度量测试用例之间的距离时忽略了排名影响的问题,提出了一种用于软件多故障定位的聚类算法。该算法中设计了基于排名权重的距离度量方式,并提出了一种新的集群数目预估算法。在7个基准程序数据集上进行实验,与其他两种代表性方法进行对比分析。实验结果表明本文提出的方法可以平均减少29.6%的代码检查量,在93.45%的实验场景中表现了更高的故障定位效率,验证了方法有效性。3.基于上述研究成果,设计并实现一套软件故障定位系统。该系统分为软件程序处理和程序语句可疑性评估两部分,前者负责程序执行信息的采集与预处理,后者负责是单故障和多故障场景下的软件故障定位方法实现,并给出了实现结果。

关键词：软件故障定位卷积神经网络聚类算法并行调试多故障

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基于机器学习的软件故障定位和测试用例生成

基于机器学习的软件故障定位和测试用例生成

作者：何宇泽北方工业大学

学位级别：硕士

随着信息技术的高速发展和应用领域的扩大,计算机软件的规模和复杂程度也与日俱增,给软件开发和调试技术带来了新的挑战。软件测试是保证软件质量的关键环节,贯穿软件开发的生命周期。软件调试和测试用例生成是软件测试的两大重点研究... 详细信息

随着信息技术的高速发展和应用领域的扩大,计算机软件的规模和复杂程度也与日俱增,给软件开发和调试技术带来了新的挑战。软件测试是保证软件质量的关键环节,贯穿软件开发的生命周期。软件调试和测试用例生成是软件测试的两大重点研究内容。调试是软件测试中的重要环节,其目的是发现存在于软件中的故障,并对其进行修正以确保软件按照设计预期运作。而测试用例生成则是通过一定方式按照软件的设计说明产生测试用例,通过将生成的测试用例输入到目标软件运行,可以动态地获取程序的行为信息,并通过程序的运行结果判断其中是否存在故障。频谱故障定位方法是故障定位领域的主流研究内容,该方法通过将一定数量的测试用例对可能存在故障的程序进行执行,并收集程序语句的覆盖信息和测试用例的执行结果,其目的在于找到与程序预期执行结果不同的测试用例和执行时所覆盖的语句,并基于此进行故障定位。现有的频谱故障方法已有很多种,但是在精确度和故障定位效率等方面仍然存在提升空间。本文在现有的研究基础上将机器学习算法XGBoost引入频谱故障定位技术,并提出了一种新型故障定位方法,该方法通过使用XGBoost模型进行分类后的特征排名获取关键语句信息,并在此基础上按照搜索策略对执行流上的语句进行检查从而生成完整可疑度语句列表。此外,频谱故障定位的运行离不开测试用例的支持,同时测试用例的质量对频谱型故障定位方法的精度也有较大影响。鉴于当前专门针对频谱故障定位方法进行测试用例生成、辅助故障定位的研究还比较少这一情况,本文同时提出了一种利用改进遗传算法生成测试用例的方法,能够为频谱故障定位生成高质量的测试用例,在保证其运行的同时提高定位精度。该方法以三个参数构建适应度函数,以少量初始测试用例作为初代种群,并输入XGBoost模型中获取潜在故障语句信息,然后通过适应度函数引导遗传算法迭代,最终生成高质量的测试用例。

关键词：软件测试软件故障定位测试用例生成 XGBoost 遗传算法

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基于图挖掘和决策树的软件故障定位研究

计算机工程与应用 2015年第20期51卷 67-71页

作者：杨书新徐丽萍王鹏江西理工大学信息工程学院江西赣州341000

对于非崩溃的错误,测试人员往往花费大量的时间才能发现。为了快速准确地定位这类错误,降低软件开发成本,提高软件质量,提出一种辅助定位非崩溃错误的方法。该方法通过收集程序的执行轨迹信息,构造出程序调用图。提取频繁边,运用J48决... 详细信息

对于非崩溃的错误,测试人员往往花费大量的时间才能发现。为了快速准确地定位这类错误,降低软件开发成本,提高软件质量,提出一种辅助定位非崩溃错误的方法。该方法通过收集程序的执行轨迹信息,构造出程序调用图。提取频繁边,运用J48决策树算法,得到基于方法粒度的故障决策树,可辅助人员判定软件缺陷。通过实验与分析,进一步验证了该方法的有效性。

关键词：软件故障定位执行轨迹图挖掘决策树

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基于分层程序频谱的软件故障定位方法研究

小型微型计算机系统 2015年第9期36卷 1953-1957页

作者：叶俊民何印标陈曙董威舒绍娴华中师范大学计算机学院武汉430079 国防科技大学计算机学院长沙410073

基于语句程序频谱的软件故障定位方法,通常利用搜集程序在运行测试用例集合产生的语句覆盖信息来实现故障语句定位,但这种定位技术缺乏语句块筛选机制,从而使定位精度受限.为此,提出一种基于分层程序频谱的软件故障定位方法,其具体思想... 详细信息

基于语句程序频谱的软件故障定位方法,通常利用搜集程序在运行测试用例集合产生的语句覆盖信息来实现故障语句定位,但这种定位技术缺乏语句块筛选机制,从而使定位精度受限.为此,提出一种基于分层程序频谱的软件故障定位方法,其具体思想是将故障定位分为函数故障定位和语句故障定位两个层次,在函数故障定位层次上使用函数调用对程序频谱对程序中的函数发生故障的可疑值进行计算,主动筛选"最有可能"发生故障的函数;在语句故障定位层次上优先处理可疑值较大的函数,计算函数中每条语句发生故障可疑值,根据可疑值大小定位语句故障.实验表明,提出的方法能快速地找到故障语句,缩小故障代码审查区域.

关键词：多层次频谱软件故障定位故障可疑值

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并行子树约简方法在软件故障定位中的运用

计算机应用研究 2014年第7期31卷 2097-2100页

作者：杨书新张秋梅江西理工大学信息工程学院江西赣州341000

针对现有的基于图挖掘技术的软件故障定位技术中运用到图约简算法保留原图信息不够、影响定位准确性、约简效率不高的缺点,提出了并行子树约简方法。该方法采用设计简单而且对并行计算性能的获取卓有成效的Fork/Join并行计算框架,运用... 详细信息

针对现有的基于图挖掘技术的软件故障定位技术中运用到图约简算法保留原图信息不够、影响定位准确性、约简效率不高的缺点,提出了并行子树约简方法。该方法采用设计简单而且对并行计算性能的获取卓有成效的Fork/Join并行计算框架,运用反复递归和划分子任务的方式将目标问题划分成足够精简的子任务,实现了对程序调用图的高效约简。实验结果表明,并行子树约简方法不仅能实现对节点数大的图的约简而且对图约简效率的提高高达55.1%,明显提高了故障定位效率。

关键词：软件故障定位图约简并行子树约简 Fork/Join并行计算框架程序调用图

综合利用语句和序列可疑度的软件故障定位方法

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小型微型计算机系统 2013年第2期34卷 324-327页

作者：罗奇鸣中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230027

自动故障定位对于提高软件调试的效率有重要意义.本文提出利用语句、数据流和控制流的频谱信息并基于局部最优性生成和计算语句序列的可疑度,并综合语句所在序列的可疑度和语句的可疑度以获得语句的最终可疑度排序.在西门子测试程序集... 详细信息

自动故障定位对于提高软件调试的效率有重要意义.本文提出利用语句、数据流和控制流的频谱信息并基于局部最优性生成和计算语句序列的可疑度,并综合语句所在序列的可疑度和语句的可疑度以获得语句的最终可疑度排序.在西门子测试程序集上与两种基于语句可疑度的故障定位方法做了实验性能比较,结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：软件故障定位语句序列可疑度程序分析软件调试软件工程

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基于图挖掘的软件故障定位技术研究

基于图挖掘的软件故障定位技术研究

作者：徐丽萍江西理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的不断发展,计算机在人们的工作和生活中越来越重要。作为计算机灵魂的软件无处不在,人们在社会生活中不同的场合都可能会不知不觉的使用软件。软件一旦出现故障,会给人们的生活带来许多不便,有时甚至会带来灾难性的后果。... 详细信息

随着科学技术的不断发展,计算机在人们的工作和生活中越来越重要。作为计算机灵魂的软件无处不在,人们在社会生活中不同的场合都可能会不知不觉的使用软件。软件一旦出现故障,会给人们的生活带来许多不便,有时甚至会带来灾难性的后果。软件开发的最基本要求是按时、高质量的发布软件产品,但是软件中会存在一些错误和问题,而软件测试是保证软件质量最重要的手段,可以检验软件的质量,发现错误并及时改正。引起软件失效的原因有很多,软件测试的难点是寻找感染源,即软件故障定位。软件故障定位技术的任何改进都可以大大降低软件开发成本,提高软件质量,它具有广泛的研究意义。人们提出了很多软件故障定位的方法,一般都是通过运行测试用例,得到程序的执行轨迹,对比信息的差异来定位故障。本文分析现有的软件故障定位方法的局限性,提出了一种基于图挖掘和J48决策树的软件故障定位的方法。本文的主要研究内容如下:首先,使用Aspect J获取程序的执行轨迹信息;其次,构造出基于方法粒度的程序调用图,用子树约简方法对图进行约简;再次,使用Close Graph算法来进行频繁子图挖掘;最后,运用J48决策树算法,通过计算每一个属性的增益比率值生成决策树。通过迭代的方式,每次选择增益比率值最大的作为树的根节点,得到故障决策树,辅助测试人员进行软件故障定位。本文把Nano XML作为实验数据集,用数据挖掘工具Weka进行实验,和现有的软件故障定位技术进行比较,验证了该方法的定位故障的有效性。

关键词：软件故障定位执行轨迹图挖掘决策树