一种基于贝叶斯理论的软件可靠度评估方法_许金超

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1、第４０卷第７期同济大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．７２０１２年７月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＯＮＧＪＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥ）Ｊｕｌ．２０１２文章编号：０２５３－３７４Ｘ（２０１２）０７－１１０２－０４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－３７４ｘ．２０１２．０７．０２４一种基于贝叶斯理论的软件可靠度评估方法许金超１，２，曾国荪１，２，王伟１，２（１．同济大学电子与信息工程学院，上海２０１８０４；２．同济大学嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室，上海２０１８０４）摘要：针对目前软件测试过程中可靠性度量方法匮乏的不Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

2、ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｍｏｄｕｌｅｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ；足，提出了一种新的基于贝叶斯理论的软件可靠度评估方Ｂａｙｅｓｉａｎｔｈｅｏｒｙ；ｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｓｔｉｎｇ法，该方法通过分析软件模块间的影响关系构建贝叶斯网络，利用贝叶斯方法和经验数据评估贝叶斯网络中各节点的可靠度．给出了可靠度计算的详细推导过程，并通过一个具软件测试是由人工或自动的方法来执行或评价体实例解释了计算过程．该方法能重用已有的测试结果，计系统或系统部件的过程，以验证它是否满足规定的算速度快，简单易行．通过对每个模块提供数值可靠度估算，需求，或识别出期望的结果和实际结果之间有

3、无差可以作为测试用例选择的依据，降低了测试成本，从而很好别．现代软件工程中软件测试是不可缺少的一个环地为软件测试提供支持．节．随着软件规模越来越大，软件产品的逻辑功能和关键词：可靠度；模块影响关系；贝叶斯理论；软件测试系统结构越来越复杂，有限的时间和资源范围内设中图分类号：ＴＰ３０９文献标识码：Ａ计和选择测试用例以获得足够的测试覆盖率变得越来越难．通过分析软件中的因果关系采用严格的测ＳｏｆｔｗａｒｅＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎ评方法评估软件是否达到可靠性目标可以为测试人ＢａｙｅｓｉａｎＭｅｔｈｏｄ员提供决策支持，因此成为了学术界和工业界的一个

4、重要研究方向．１，２，ＺＥＮＧＧｕｏｓｕｎ１，２，ＷＡＮＧＷｅｉ１，２ＸＵＪｉｎｃｈａｏ贝叶斯方法利用先验认识对参数进行估计这一（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ特点使得该方法在软件可靠性的估计中得到了广泛Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｍｂｅｄｄｅｄ［１］ＳｙｓｔｅｍａｎｄＳｅｒｖｉｃｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ的应用．Ｌｉｔｔｌｅｗｏｏｄ等提出了基于贝叶斯方法的２０１

5、８０４，Ｃｈｉｎａ）Ｌｉｔｔｌｅｗｏｏｄ－Ｖｅｒｒａｌｌ模型，Ｂｅｃｋｅｒ和Ｏｉｋｏｎｏｍｏｕ［２－３］等各自给出了软件失效估计的不同贝叶斯方法．Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｌａｃｋｏｆｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｅｔｒｉｃｓｉｎｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｓｔｉｎｇ［４］Ｍｉｌｌｅｒ等提出了基于输入域的软件可靠性评估的ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｅｗｓｏｆｔｗａｒｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗａｓ［５］贝叶斯方法．Ｃｕｋｉｃ等讨论了在利用或不利用对系ｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎＢａｙｅｓｉａｎｔｈｅｏｒｙ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅｏｆｔｈｅｒｅｌａ

6、ｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｏｆｔｗａｒｅｍｏｄｕｌｅｓａｎｄＢａｙｅｓｉａｎ统可靠性的主观认识的情况下采用贝叶斯理论对可［６］ｎｅｔｗｏｒｋｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｄａｔａｗｅｒｅ靠性进行估计的方法．张德平等给出了一种基于ａｄｏｐｔｅｄｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｅａｃｈｎｏｄｅ．Ｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄ先验知识的快速学习算法，并利用此算法来优化测ｓｔｅｐｓｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｍｏｄｕｌｅｓ试过程，从而降低测试成本．ｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃ

7、ｅｄａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｂｙ已有的这些评估方法难以有效地收集与表示软ａｓｐｅｃｉｆｉｃｅｘａｍｐｌｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ件失效时间数据，从而限制了这些方法在可靠性评ｃｏｕｌｄｂｅｒｅｓｏｒｔｅｄｔｏａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｂｅｃａｍｅｆａｓｔｅｒ．估中的应用．并且方法都相对复杂、误差较大，测试Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒｅａｃｈｍｏｄｕｌｅｐｒｏｖｉｄｅｄｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｅｓｔ