针对基于变异错误定位的一种动态变异执行策略

在软件调试过程中,如何快速、精确地定位程序中的错误代码是软件开发人员普遍关注的问题。基于变异的错误定位方法是一种通过分析被测程序与程序变异体之间的行为相似性来估计语句出错概率、进行错误定位的方法。该方法有较高的错误定位精确度,但由于需对大量程序变异体执行测试用例集,因此其变异执行开销较大。为此提出了一种动态变异执行策略,它通过搜集测试用例执行信息,动态地调整变异体及测试用例的执行顺序,以减少其变异执行开销。实验结果表明,在6个程序包的127个错误版本上,应用提出的动态变异执行策略可在保证错误定位精确度的前提下,减少23%~78%的变异执行开销,显著提高了基于变异的错误定位方法的效率。     

基于改良程序谱的软件故障定位方法

故障定位是软件调试过程中一项耗时耗力的工作,自动化查错的应用对于提高软件调试效率具有重要的现实意义。近年来,基于程序谱的故障定位方法得到了研究人员的大量关注。针对单错误现象,提出了基于改良程序谱的软件故障定位新方法,该方法基于“在单错误情况下,若测试用例运行错误,则该测试用例运行必定覆盖了故障语句”这一论断,将所有的故障测试用例对程序语句的覆盖情况做交运算,从而得到故障基,再利用故障基定位故障。最后,以西门子测试程序集为测试数据,对比了不同方法对故障定位的效果和效率的影响,其结果表明所提出的方法可以有效地提高故障定位的效果和效率。     

面向语句的MBFL变异体约减策略

在软件调试过程中如何高效、精确地定位程序中的错误代码是软件开发人员普遍关注的问题。MBFL是一种基于变异分析的错误定位技术,它在获得较高错误定位精度的同时会生成大量变异体,并在变异体上执行测试用例集,开销庞大。为了减少MBFL的变异执行开销,提出面向语句的变异体约减策略,通过分析测试用例的执行信息, 按一定比例 对每条由失败测试用例覆盖的语句生成的变异体集合进行约减。实验结果表明,在7个程序包的112个错误版本上,应用面向语句的变异体约减策略的MBFL,在保持较高错误定位精度的同时,能够有效减少73.51%~79.98%的变异执行开销。     

基于条件执行切片谱的多错误定位

基于程序谱的错误定位技术由于其较高的定位效率已成为当前软件调试领域研究热点之一.这种技术通常根据测试覆盖信息计算程序语句发生错误的可疑度来进行错误定位.然而,这种技术会随着程序中错误数目的增多效率不断下降.鉴于此,提出了一种基于条件执行切片谱的多错误定位技术(conditioned execution slicing spectrum-based multiple fault localization,CESS-MFL),以提高多错误定位的效率.CESS-MFL技术首先根据输入变量的谓词条件构建错误相关条件执行切片的谱矩阵,然后依次计算错误相关条件执行切片中的元素(语句或语句块)的可疑度,并生成可疑度报告.实验验证了CESS-MFL技术比当前流行的基于程序谱的Tarantula技术、基于程序切片的Intersection技术、Union技术有更高的多错误定位效率,并且可在有效的时间和空间复杂度内完成.     

面向MBFL的测试用例约减策略

基于变异的错误定位(MBFL)是最近提出的一种自动化程序错误定位技术, 错误定位精度高, 但伴随着庞大的执行开销, 严重制约了其在工业领域的应用. 研究人员主要从减少变异体数量、减少测试用例数量和优化变异体的执行过程三个方面优化MBFL的执行效率. 前两种方法被广泛研究并取得很好的定位效果, 但对MBFL测试用例方面的研究较少, 且存在错误定位精度损失的问题. 为解决该问题, 本文提出了一种基于信息熵的测试用例约减方法(IETCR). IETCR首先计算出测试用例的信息熵, 然后根据信息熵对测试用例进行排序, 最后选择少量有价值的测试用例执行变异体. 在SIR中 6个程序100个版本上的实验结果表明, IETCR能够约减56.3%~88.6%的MBFL执行开销, 而且几乎保持与原始MBFL相同的错误定位精度.     

基于程序变异分析的软件错误定位

基于覆盖的错误定位(CBFL)方法通过获取成功和失败测试用例的覆盖信息和执行结果对程序中的错误进行定位,但该方法未考虑偶然性成功测试用例的影响,降低了错误定位的准确率。为此,提出一种新的软件错误定位方法,通过分析程序变异减少偶然性成功测试用例的影响,改进怀疑度计算公式,并加入对变异影响的计算。实验结果表明,与传统CBFL方法相比,该方法能够有效提高错误定位的准确率。     

面向错误定位的基于分支聚类的测试用例选择方法

已有的面向错误定位的测试用例选择方法大多数仅考虑了测试用例的语句覆盖信息,不能为错误定位选择合适的测试用例,从而导致不能有效提高错误定位的准确性.针对这一问题,提出了一种新的测试用例选择方法.文中方法分析了测试用例的执行路径信息,根据测试用例动态执行时的分支特征,采用分支聚类方法对测试用例进行选择.实验表明,提出的方法可以有效减少测试用例数量,降低错误定位的复杂度,并提高错误定位的准确性.     

基于词频-逆文件频率的错误定位方法

错误定位方法大多通过分析语句覆盖信息来标识出导致程序失效的可疑语句.其中,语句覆盖信息通常以语句执行或语句未执行的二进制状态信息来表示.然而,该二进制状态信息仅表明该语句是否被执行的信息,无法体现该语句在具体执行中的重要程度,可能会降低错误定位的有效性.为了解决这个问题,提出了基于词频-逆文件频率的错误定位方法.该方法采用词频-逆文件频率技术识别出单个测试用例中语句的影响程度高低,从而构建出具有语句重要程度识别度的信息模型,并基于该模型来计算语句的可疑值.实验结果表明,该方法大幅提升了错误定位的效能.     

结合用例约简与联合依赖概率建模的错误定位

现有的测试用例约简方法不能有效提高错误定位精度,现有的软件错误定位方法不能充分分析元素间的依赖关系.针对以上问题,提出结合测试用例约简和联合依赖概率建模的软件错误自动定位方法,将测试用例约简与软件错误定位统一为一个整体.不同于一般的测试用例约简方法,所提出的测试用例约简方法在程序执行路径的基础上充分考虑了错误测试用例对错误定位的影响,能够为错误定位提供有效的测试用例,为快速、准确地定位软件错误奠定基础.定义了一种新的统计模型——联合依赖概率模型,充分分析了程序元素间的控制依赖、数据依赖以及语句执行状态,并提出基于联合依赖概率模型的错误自动定位方法.通过计算联合依赖关系的可疑度,对可疑节点进行排序,准确定位错误语句.实验结果表明：与SBI,SOBER,Tarantula,SF和RankCP方法相比,该算法可以更加有效地定位软件错误.     

增强上下文的错误定位技术

错误定位就是寻找程序错误的位置.现有的错误定位方法大多利用测试用例的覆盖信息,以标识一组导致程序失效的可疑语句,却忽视了这些语句相互作用导致失效的上下文.因此,提出一种增强上下文的错误定位方法Context-FL,以构建上下文的方式来优化错误定位性能.Context-FL利用动态切片技术构建数据与控制相关性的错误传播上下文,显示了导致失效的语句之间传播依赖关系;然后,基于可疑值度量来区分上下文片段中不同语句的可疑度;最后,Context-FL以标记可疑值的上下文作为定位结果.实验结果表明,Context-FL优于8种典型错误定位方法.     

基于变异测试的错误定位研究进展

随着软件规模和复杂度的不断提高，软件的质量问题成为了关注的焦点，如何高效地找出软件中的错误成为一个亟需解决的问题。错误定位是软件质量保证的重要途径之一，近年来已经成为软件工程中一个非常重要的研究课题。基于变异测试的错误定位通过比较原程序和对应变异体的差异来计算每条语句的怀疑度，再由怀疑度大小进行排序，程序员根据排序逐个检查找出错误语句。汇总近7年（2012-2018）国内外的基于变异测试的错误定位技术的研究成果，介绍了错误定位的基本方法，介绍基于变异测试的错误定位思想，从变异算子、变异体及等价变异体3个方面对已有的研究工作进行分类归纳和总结，探讨了基于变异测试的错误定位未来可能的研究方向、机遇和挑战。     

HSFal: Effective fault localization using hybrid spectrum of full slices and execution slices

Most of the existing fault localization approaches use execution coverage of test cases to isolate the suspicious codes that likely contain faults. Program slicing can extract the dependencies of program entities with respect to a specific criterion. Therefore this technique is expected to have a beneficial effect on fault localization. In this paper, we propose a novel approach using a hybrid spectrum of full slices and execution slices to improve the effectiveness of fault localization. In particular, our approach firstly computes full slices of failed test cases and execution slices of passed test cases respectively. Secondly it constructs the hybrid spectrum by intersecting full slices and execution slices. Finally it computes the suspiciousness of each statement in the hybrid slice spectrum and generates a fault location report with descending suspiciousness of each statement. We also implement our proposed approach in our prototype tool HSFal by Java programming language. To verify the effectiveness of our approach, we performed an empirical study by the prototype on several widely used open source programs. Our approach is compared with eight representative coverage-based and slice-based fault localization approaches. Final experimental results show that our proposed approach is more effective in fault localization than other compared approaches, and can reduce almost 2.98–31.79% of the average cost of examined code significantly.     

基于基因表达式编程的错误定位方法

错误定位是软件调试中最重要且最耗时的部分,错误定位中的任何改进都可以大大降低软件成本,而其中秩函数的选择问题则尤为关键。结合基因表达式编程技术以及基于频谱的错误定位算法,找到适应程序的高效秩函数,提出了一种新的错误定位方法。从程序测试用例的覆盖信息中提取出四种类型的子集信息;通过基因表达式编程训练出适应程序的最优秩函数;利用秩函数计算出每条语句的可疑度值,并按照可疑度值由高到低的顺序逐条检查程序的可疑语句进行错误定位。通过实验,将训练出的秩函数与已经提出的秩函数（如Tarantula,Ochiai等）进行比较分析,结果表明,基于基因表达式编程的错误定位方法具有更精确的错误定位效果和更显著的定位效率。     

Combining weak and strong mutation for a noninterpretive Java mutation system

Because of the computationally expensive cost of mutation testing, automated system support is indispensable for conducting mutation testing. Mutation systems can be classified into interpretive and noninterpretive, but recent systems are noninterpretive. Weak mutation is a well‐known cost reduction method of mutation testing, but it is not directly applicable to noninterpretive mutation systems. To address the problem and take advantage of the efficiency of weak mutation, this paper presents a combined weak and strong mutation for noninterpretive Java mutation systems. The new term ‘serialmutant’ is defined as a specialized program to conduct weak mutation against all mutants in an execution and report only weakly killed mutants as strong mutation candidates. Then strong mutation is conducted only for those reported mutants. The paper also describes an implementation based on a previous Java mutation tool, MuJava. Method‐level mutation operators for Java are also redesigned. Experimental results show that the proposed approach efficiently improves the mutation cost in a noninterpretive mutation system. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于条件分类可执行切片谱的软件缺陷定位

基于条件执行切片谱的多错误定位（Multiple Fault Localization based on Conditioned Execution Slicing Spectrum，CESS-MFL）考虑了程序的依赖性，可以一定程度降低程序随着缺陷数的增多而效率降低的问题，但该技术仍受与缺陷无关语句的影响比较大。因此，提出了一种基于条件分类可执行切片的软件缺陷定位方法（Conditioned Classification Execution Slicing Spectrum-based Software Fault Localization，CCESS-SFL），该技术对CESS-MFL技术中的谓词条件进行了改进并分类。根据谓词条件与缺陷相关执行切片确定条件特征集，根据条件特征集进行分类得到条件分类执行切片谱，计算元素的可疑度，最后生成可疑度报告。CCESS-SFL技术在西门子7个套件中得到了有效的验证，它优于当前流行的Tarantula、Jaccard、Ochiai以及CESS-MFL技术，可以进一步降低与缺陷无关语句的影响。     

消息传递并行程序的弱变异测试及其转化

并行程序执行的不确定性,增加了测试的复杂性和难度.研究消息传递并行程序的变异测试,提出其弱变异测试转化方法,以提高该程序变异测试的效率.首先,根据消息传递并行程序包含语句的类型和语句变异之后导致的变化构建相应的变异条件语句;然后,将构建好的所有变异条件语句插入到原程序中,形成新的被测程序,从而将原程序的弱变异测试问题转化为新程序的分支覆盖问题.这样做的好处是,能够利用已有的分支覆盖方法解决变异测试问题.将该方法应用于8个典型的消息传递并行程序测试中,实验结果表明,该方法不但是可行的,也是必要的.     

分析语句命中谱的自动故障定位方法研究

软件故障的自动定位能提高测试过程的效率,对改善软件的可信性也相当重要。在原有程序谱分析故障定位基础上,提出了基于语句命中谱分析的自动故障定位方法,通过引进聚类函数克服了基于模型的故障定位计算量过大的问题,并和现有的程序谱定位工具Pinpoint、Tarantula进行了比较,最终通过实验证明了这种方法的高效性和优越性。