基于memetic算法的软件测试数据生成

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1、基于Memetic算法的软件测试数据生成作者姓名赵盟导师姓名、职称刘乃安教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1201120057分类TN8号2TP31密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于Memetic算法的软件测试数据生成作者姓名：赵盟一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学科门类：工学硕士指导教师姓名、职称：刘乃安教授2014提交日期：年11月SoftwareTestDataGenerationBasedonMemeticAlg

2、orithmAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByZhaoMengSupervisor:Prof.LiNaianNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文

3、中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全

4、部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着软件的飞速发展，人们对软件安全性的堪忧越来越深，软件的缺陷会造成巨大的财产损失，甚至危害人身安全。鉴于此软件测试已经逐渐成为软件工程赖以生存的重要保障。软件测试的目的是增强软件的可靠性，这是一项极其耗时的工作。在一个软件工程中，软件测试将花费近半的开发经费。一般来说测试的主要目标是用有限的测试数据，尽可能多的发

5、现软件中潜在的错误。在这种情况下，测试用例的重要性是不可非议的，如何在减少所需测试数据量的同时增大路径覆盖率已经成为高效测试的关键。研究人员们在自动测试数据生成上提出了一系列的策略，然而这些策略都有一定的缺陷。一种新的软件测试数据生成的方法是，利用程序执行过程中产生的反馈信息，在可能的数据域搜寻最优解，这时测试数据的生成被看作是最优化问题，即利用启发式搜索算法进行寻优的问题。遗传算法是目前应用频率最高的搜索算法，它在测试数据生成领域中也取得了良好的效果。但是从性能来看，遗传算法仍然有一定的局限性，在一些问题上会陷入困境。本文引入

6、Memetic算法，并将Memetic算法应用到测试数据生成中。它在遗传算法的基础上加入了局部搜索能力，能有效抑制早熟现象的产生。本文主要对Memetic算法在测试数据生成中涉及的适应度函数和局部搜索机制进行设计。然后通过实验结果分析Memetic算法的性能。本文将从两方面分析算法的性能——迭代时间和收敛速度，迭代时间指算法一次运行所需的时间；收敛速度依赖算法一次执行中需要的迭代次数，迭代次数越少，收敛速度越快。迭代时间代表着算法的执行能力，收敛速度代表着算法的搜索能力。多路径覆盖的测试数据生成也是提高测试数据生成效率的一种可靠

7、的途径，它能够利用路径相似性，减少重复迭代所耗费的时间。本文利用Memetic算法来实现多路径测试数据生成，研究它的具体设计方法并分析其性能。但是在多路径测试数据生成中也暴露出Memetic算法的迭代时间较长的缺点，因此从平均迭代时间的角度考虑，本文引入粒子群算法（PSO）的思想对Memetic算法进行改进，PSO算法的局部性能有效增强Memetic算法的局部搜索能力，同时它的计算量较小，可以减少Memetic算法的迭代时间。最后本文通过实验将Memetic算法与改进后的Memetic算法进行对比。实验表明Memetic算法可以

8、提高测试数据生成效率，它在单路径和多路径的测试数据生成中表现出的性能均优于遗传算法。I西安电子科技大学硕士学位论文关键词：遗传算法，Memetic算法，测试数据生成，软件测试论文类型：应用基础研究类IIABSTRACTABSTRACTWiththerapidde