一种基于层次切片谱的软件错误定位技术

传统的软件错误定位技术通常利用测试覆盖信息计算程序语句发生错误的可疑度进行软件错误定位,但是这种定位技术没有充分考虑程序本身固有的依赖信息,缺乏语句筛选,从而使错误定位的精度受限.提出了一种基于层次切片谱的错误定位技术,以提高面向对象程序中的错误定位效率.这种技术首先分析程序不同粒度层次元素(包、类、方法以及语句)之间的依赖信息,对可能发生错误的元素进行筛选,缩小错误查找范围;在此基础上,建立了层次切片谱模型,并定义了一种可疑度度量方法;最后根据该可疑度结果从大到小的顺序进行错误定位.通过实验验证了基于层次切片谱的错误定位技术的有效性,且比基于程序谱的Tarantula 技术、Union 技术、Intersection 技术效率更高.     

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.     

基于概率推演的动态程序切片优先度计算方法

为了提高程序调试的效率,本文提出一种基于概率推演自动计算动态程序切片中每条语句的正确概率并赋予优先度的方法。首先从程序运行过程抽取其相应的动态依赖关系图;然后根据依赖关系转化成贝叶斯网络;最后在该网络上运行概率推演并统计,得到程序静态语句的正确概率。使用具有优先度的动态程序切片结果可进一步提高调试人员定位缺陷和分析故障的效率。实验表明本方法平均可将实际错误排名在切片结果的前20.2%。     

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.     

失效上下文统计分析的软件故障定位方法

针对程序切片方法不提供语句的可疑程度描述,而覆盖分析方法不能充分分析程序元素间的相互影响等问题,提出上下文统计分析的软件故障定位方法。首先,将源程序转换为抽象语法树和程序依赖图;接下来,插桩程序,收集运行时信息;然后,根据失效点,执行按需的反向动态切片,确定失效产生的上下文;最后,对于反向动态切片中的节点,统计计算可疑度,输出带可疑度排序的动态程序切片。该方法不但描述了失效产生的上下文,还计算上下文中各个语句的可疑度。实验结果表明,所提方法与单一的覆盖分析方法相比,平均Expense降低了1.3%,与单一的切片方法相比,平均Expense降低了5.6%,所提方法可以有效辅助开发人员定位与修正软件缺陷。     

通过增大边际权重提高基于频谱的错误定位效率

基于频谱的错误定位技术通常利用覆盖信息来求出程序中每条语句的可疑度,并将语句按照可疑度降序排序以寻找错误语句.文中对已有的基于频谱的错误定位算法进行改进,将失败测试用例的边际权重引入到可疑度计算的过程中,即针对某一特定语句,令失败测试用例的权重随着其对该语句覆盖次数的增加而增大.实验结果表明,相对于其它方法,文中提出的方法对错误定位效率有一定的促进作用,即只需检查更少的语句即可找到出错位置.     

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。     

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.     

基于关联规则Web技术的自学平台诊断系统研究

针对传统英语自学平台软件复杂性增加，导致平台故障诊断准确率和定位效率降低的问题，提出一种基于关联规则web技术的自学平台故障诊断系统。首先，通过数据采集模块进行平台软件数据采集；然后采用动态切片算法计算出动态结果集的覆盖信息，并基于此信息构造覆盖向量矩阵，以缩小故障检查规模；之后利用关联规则算法计算语句的可疑度，将其与覆盖向量矩阵结合后构造可疑度矩阵，以实现被检查语句排序，从而提高故障定位效率；最后利用故障报告生成模块生成故障诊断结果。实验结果表明，提出的平台软件故障诊断方法的平均累积检查语句数和平均故障定位代价分别取值为511行和18.21%,相较于传统的故障诊断方法，本方法对平台软件的故障诊断准确率更高，诊断效率更快，基于此算法可有效提升故障诊断系统的定位效率，具备可行性。     

基于增强径向函数神经网络的错误定位方法

结合径向基函数神经网络与正交实验设计理论,提出了一种增强径向基函数神经网络错误定位算法.根据选择的测试用例执行得到源程序的语句覆盖信息和执行结果;通过神经网络计算出每条语句的可疑度值,并通过正交实验设计方法自适应调整神经网络中的参数值;最后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.通过实验对所提出方法与径向基函数神经网络算法以及反向传播神经网络算法进行比较分析,结果表明,基于增强径向基函数神经网络算法具有更精确的错误定位效果和更显著的定位效率.     

面向软件错误定位与理解的测试执行离散特征筛选

软件错误定位与错误理解是软件调试过程中的重要步骤,然而调试人员利用基于覆盖分析的软件错误定位获取的可疑度,从高到低静态分析每条程序语句的检查方式,与实际软件调试过程并不相符。为了能够筛选更有助于理解错误根源的测试执行,尤其是致使程序失效的失效执行,帮助调试人员进行动态差异化分析,针对失效执行提出基于高可疑度覆盖率、揭示错误潜力和覆盖语句可疑度离散特征的3种优先级策略,针对成功执行提出加权余弦相似度匹配策略。通过将3种失效执行优先级策略与随机选择在常用错误定位技术中进行实验对比,验证了基于覆盖语句可疑度离散特征的失效执行筛选策略能够对筛选前后的错误理解工作量变化产生更强的积极影响和更弱的消极影响,并能够在相同工作量下理解更多的错误,进而更有助于将错误定位结果应用于错误根源的理解。     

基于线性分类算法的软件错误定位模型

基于谱的错误定位（SBFL）方法能帮助程序员减小软件调试的困难。作为一种轻量方法,SBFL只需收集测试用例的覆盖信息和测试结果,计算程序每条语句的运行特征。众多SBFL方法,将四个运行特征组合成不同的可疑度计算公式。然而,这些公式受固定参数的影响,无法适应不同的程序集。因此,提出一种机器学习方法,能自动确定特定程序集的可疑度计算公式。首先,收集已标注错误语句的程序旧版本;再将错误语句与正确语句的运行特征两两相减,构造为训练集的一个样本;最后基于Weka的分类算法,学习到线性函数,作为该程序的错误定位模型。在Siemens程序包、space和gzip三个基准数据集上,使用Logistic、SGD、SMO和LibLinear学习到的模型,性能都要优于SBFL方法。     

基于程序变异的程序谱错误定位方法

针对基于程序谱错误定位方法完全依赖于测试用例的语句覆盖信息导致错误定位效率低下的问题,提出了一种基于变异测试技术的程序谱错误定位方法。在原有语句怀疑度计算方法的基础上,增加了程序变异后执行结果与原程序执行结果不同的测试用例变化情况的分析。此外,为解决程序变异后产生的变异体数量巨大而导致执行代价过大的问题,提出了根据变异位置约简变异体的策略。实验结果表明,与几种基于程序谱的程序错误定位方法相比,该方法的错误定位代价最低,能有效提高错误定位的效率。     

结合语句执行补集的程序错误定位

基于频谱的错误定位方法一般利用覆盖信息为每条语句度量出错的可能,即可疑度,通过逐条检查按可疑度值降序排列的语句序列来确定错误语句.针对已有的方法大多只考虑覆盖信息中语句执行信息的问题,分析了语句执行补集对错误定位的积极影响,进一步提出了在语句执行信息基础上结合语句执行补集的错误定位方法.实验结果表明,与其他方法相比,所...     

基于变量感染分析的软件错误定位技术

在实际调试中,程序员往往通过追溯错误的变量值及其传播来定位软件错误,其中具有错误值的变量称为感染变量,感染变量在失败运行中具有错误值的程序位置即为感染位置。提出了一种结合动态正向程序切片和语句覆盖信息对程序变量感染的初始位置进行定位的技术。该技术通过分析感染变量的起源与传播,可以更加精确地找到与感染变量相关的错误语句集合。与传统的基于程序覆盖信息的错误定位技术进行了对比实验,结果表明,该技术可定位程序中的感染变量及其初始感染位置,并且可以显著提高程序错误定位的精度。     

综合利用语句和序列可疑度的软件故障定位方法

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.     

基于深度卷积网络的多错误定位方法

目前的错误定位方法大多数解决的是单错误定位.然而,错误之间是相互关联的,如何找到这些语句与测试结果之间的关联关系和错误之间的关联关系,并减轻偶然性正确的测试用例和相似测试用例对语句可疑度的影响,对提高多错误定位的效率至关重要.为了解决以上问题,提出了基于深度卷积网络的多错误定位方法,通过一种特殊结构的深度卷积网络得到一组准确度比较高的语句可疑度,再将其应用于前向切片和后向切片中,寻找到错误与错误之间的关联定位多错误.实验表明,所提方法的多错误定位效率高于目前存在的经典的错误定位方法的错误定位效率.     

基于关联挖掘的软件错误定位方法

基于覆盖率的错误定位(Coverage Based Fault Localization,CBFL)方法旨在通过分析程序执行的结果预测错误信息,是一种行之有效的错误定位方法.然而,CBFL方法中代码覆盖率的独立统计忽略了程序内存在的复杂控制依赖和数据依赖,从而忽视了语句间的语义关系,影响错误定位的准确性.该文借助实例重点分析了基于代码覆盖率所得到的错误可疑度与错误代码的表现关系,指出现有CBFL方法的不足是片面地将基于覆盖率的错误可疑度直接作为错误代码判定的依据;提出程序失效规则及基于覆盖向量的覆盖信息分析模型,并在此模型基础之上,指出高可疑代码与错误代码在执行路径上的覆盖一致性,进而提出用以挖掘与高可疑代码相关联的错误代码的频繁集求解方法.以SIR基准程序为实验对象建立的受控实验结果表明,相比之前的研究,文中方法在一定程度上能够改进错误定位结果.     

组合认知复杂度的程序谱软件错误定位方法

基于程序谱的软件错误定位(spectrum-based fault localization,SBFL)技术收集测试用例结果和语句覆盖信息,用以计算每条语句的可疑度值.认知复杂度是软件复杂性度量工具,其值高的代码较易出错.为提升错误定位性能,提出一种语句级认知复杂度和SBFL相组合的方法对语句排序.当多条语句可疑度值相等时,新方法优先检查认知复杂度高的语句.测试数据集有925个错误版本,包含Java、C和C++项目.实验结果证实,加入认知复杂度后,传统的SBFL技术能减少待排查语句.     

一种基于谓词分层覆盖矩阵的缺陷定位方法

基于程序频谱的动态缺陷定位(spectrum based dynamic fault localization,简称SFL)可分为基于可执行语句覆盖的方法和基于谓词覆盖的方法。通过分析以上两类方法可以发现：(1) 基于可执行语句覆盖的方法未考虑谓词错误和执行结果之间的关联。(2)基于谓词覆盖的方法只针对谓词进行插桩,最后只计算谓词的可疑度并对谓词进行排序。如果缺陷是非谓词,此类方法无法准确定位缺陷位置。(3) 忽略了基本块之间的关联和层次特性,将各个基本块看成相互独立的个体。为解决上述问题,首先,本文将谓词错误与执行结果之间的关联性这一有用信息加入到算法的设计中;其次,加入谓词分层覆盖与分析的思想,对覆盖矩阵中的基本块进行细分和分层;最后,将二者结合,提出一种基于谓词分层覆盖矩阵的缺陷定位方法,提出了谓词分层覆盖算法Phcm。本文将西门子程序集作为目标程序,通过与其他三种缺陷定位方法进行对比实验,验证了该方法在提高缺陷定位的精准度和减小代码检查率上的有效性。