淺談基于控制論的軟件自適應測試方法

鄭涵

摘要：隨著信息技術的不斷發展，計算機技術已經滲透到各行各業，在工作中，生活中以及學習中發揮著越來越重要的作用。與此同時，軟件質量和軟件產品的問題備受人們重視。為了進一步的加深對軟件自適應測試方法的認識，本論文基于軟件控制論的測試方法進行了探討。

關鍵詞：軟件;測試;控制論;方法

中圖分類號：TP311.53 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）12-0234-01

為了保障計算機軟件的質量和性能，要對軟件進行一定的測試，而控制論方法對計算機質量和性能的測試有著積極的作用。針對軟件的測試，在提高測試效率和加速驗證測試的方面，國內外相關的研究集中在統計抽樣的方法，例如基于貝葉斯驗證信息的軟件可靠性測試等。針對軟件測試的應用和研究主要體現在技術軟件可靠性測試的評估領域。

1 軟件測試的概念

經過一定的人工控制或者智能自動手段，對軟件的性能質量以及可靠性加以保障，使軟件達到預期的工作效果，并且從根本上挖掘軟件工作過程中的故障或者產品問題的相關技術就是軟件測試。

通過軟件測試可以發現軟件的缺陷，提高軟件的質量和性能。他能夠從不同的角度設計軟件測試實現測試的目標，達到證明檢測和預防的目的。在軟件工程的實施過程中，軟件測試是保障軟件質量和性能的重要工作。

2 控制論的相關理論

2.1 自適應控制理論

基于完全模型的控制方法是當被控對象限定常，并且達到完全一致的情況下，對其軟件進行分析和控制器設計。當模型精準描述實際的對象的時候，這種方法可以進行綜合的分析，得到精準可靠的控制效果。可是，對于實際對象，難以通過離線系統來進行辨識事先確定，或者數學模型中一些參數是隨時間而動態變化的。設計一個有效的控制系統，達到可以主動適應動態變化的情況，就是自適應控制理論目前要解決的主要問題之一。

通常，設計一個有效的，自適應控制系統應當具備以上三個要素。（1）在線積累過程信息。通過在線積累過程信息，降低被控系統的相關參數值的不確定性。主要有兩種方法實現積累。第一種利用系統辨別方法實施，另一種是通過測量過程狀態的其他輔助變量實現間接的信息積累。（2）可調控制器。通過可調控制器實現被控系統狀態和相關指標的自動調整。（3）性能指標控制。目前主要有開環控制和閉環控制的兩種方式。

2.2 軟件控制論的相關理論

所謂的軟件控制是針對軟件工程中的問題進行測試解決。被控的對象是被測的軟件。一般情況下，控制器的模型和可行性的控制策略，以及性能指標影響著最優控制的問題。

軟件測試主要是發現軟件的缺陷，提高軟件的質量和性能的重要技術手段，他能夠從不同的角度設計軟件測試實現測試的目標，達到證明檢測和預防的目的。在軟件測試的過程中，測試的策略就直接影響測試的停止標準，決定該標準選擇何種測試用例。優化軟件測試，從本質上來講就是優化軟件的測試策略。

針對測試優化的問題，現階段大多數研究都是，基于測試技術和測試準則的選擇用例問題的研究，以及測試過程中一些測試數據的復雜性等等的性質的研究。與此同時，給定一個測試目標，設計最優測試策略，達到該目標的研究也開始引起了學者們的關注。實現這一目標，就需要考慮如何在有限的測試資源內充分的利用測試經驗，設計有效的測試策略。

基于控制論的軟件測試方法來考慮這一問題，有學者提出從測試過程中對測試用例選擇策略進行研究，針對控制理論將軟件測試過程中的控制問題，提出了Markov控制方法。把被測軟件當做受控對象運用Markov鏈進行數學建模，此時測試的策略，作為相應的控制器，構成一個閉環反饋控制系統。這一研究對軟件測試技術和控制理論有著重要意義。具體如圖1所示。

3 軟件測試的控制論方法

3.1 軟件測試方法

靜態測試方法和動態測試方法是軟件測試的兩種最基本方法。但是就實質而言，還存在隨機測試方法，單元測試方法，排錯測試方法和組裝測試方法。另外也存在軟件確認測試方法和功能性的軟件測試方法。

3.2 自適應的測試方法應當具備的特性

目前對于軟件進行自適應方法測試的研究，具體分析如下：第一，軟件控制了模型盡管對傳統的軟件測試過程進行了抽象和假設，但在模型部分的假設條件無法確實的反映軟件測試的實際情況。基于反饋控制測試方法的反饋環節，比較清晰復雜度也可以接受，所以在軟件測試的過程中，應當進行適當的優化和改進，充分的提高軟件運行效能，提高發現軟件缺陷的概率。第二，現階段自適應測試方法的隨機測試，算法簡單成熟并且充分的利用了軟件缺陷聚集性的特點，能夠在緯度低數值輸入域中達到良好的測試效果，但是在計算上復雜度更高高維度和非數值輸入的情況下存在弊端。

對于之上的分析，本文認為，一種高效的軟件自適應測試方法應當具備以下的特性：（1）被測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;（3）測試過程中的中間測試數據能夠被充分的使用;（4）可以完成測試過程中動態自適應反饋調節的功能;（5）能夠接受復雜度更高的計算。

4 結語

21世紀以來，時代經濟全球化的發展，現代信息化技術也在走向成熟，信息技術的發展帶動了軟件技術的開發和應用。計算機軟件技術在各個行業掀起了時代發展的浪潮。思考如何提高信息化計算機軟件的質量和性能是現階段計算機領域學者們重點研究的熱點之一。基于控制論的軟件自適應測試，將有著更加廣闊的發展前景和應用平臺，其科學合理的軟件自適應測試方法，對時代經濟的快速發展和經濟價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