基于Boosting的代价敏感软件缺陷预测方法

Boosting重抽样是常用的扩充小样本数据集的方法,首先针对抽样过程中存在的维数灾难现象,提出随机属性子集选择方法以进行降维处理;进而针对软件缺陷预测对于漏报与误报的惩罚因子不同的特点,在属性选择过程中添加代价敏感算法。以多个基本k-NN预测器为弱学习器,以代价最小为属性删除原则,得到当前抽样集的k值与属性子集的预测器集合,采用代价敏感的权重更新机制对抽样过程中的不同数据实例赋予相应权值,由所有预测器集合构成自适应的集成k-NN强学习器并建立软件缺陷预测模型。基于NASA数据集的实验结果表明,在小样本情况下,基于Boosting的代价敏感软件缺陷预测方法预测的漏报率有较大程度降低,误报率有一定程度增加,整体性能优于原来的Boosting集成预测方法。     

基于Box-Cox转换的集成跨项目软件缺陷预测方法

软件缺陷预测通过预先识别出被测项目内的潜在缺陷程序模块,可以优化测试资源的分配并提高软件产品的质量。论文对跨项目缺陷预测问题展开了深入研究,在源项目实例选择时,考虑了三种不同的实例相似度计算方法,并发现这些方法的缺陷预测结果存在多样性,因此提出了一种基于Box-Cox转换的集成跨项目软件缺陷预测方法BCEL,具体来说,首先基于不同的实例相似度计算方法,从候选集中选出不同的训练集,随后针对这些数据集,进行针对性的Box-Cox转化,并借助特定分类方法构造出不同的基分类器,最后将这三个基分类器进行有效集成。基于实际项目的数据集,验证了BCEL方法的有效性,并深入分析了BCEL方法内的影响因素对缺陷预测性能的影响。     

一种基于领域适配的跨项目软件缺陷预测方法

软件缺陷预测旨在帮助软件开发人员在早期发现和定位软件部件可能存在的潜在缺陷,以达到优化测试资源分配和提高软件产品质量的目的.跨项目缺陷预测在已有项目的缺陷数据集上训练模型,去预测新的项目中的缺陷,但其效果往往不理想,其主要原因在于,采样自不同项目的样本数据集,其概率分布特性存在较大差异,由此对预测精度造成较大影响.针对此问题,提出一种监督型领域适配(domainadaptation)的跨项目软件缺陷预测方法.将实例加权的领域适配与机器学习的预测模型训练过程相结合,通过构造目标项目样本相关的权重,将其施加于充足的源项目样本中,以实例权重去影响预测模型的参数学习过程,将来自目标项目中缺陷数据集的分布特性适配到训练数据集中,从而实现缺陷数据样本的复用和跨项目软件缺陷预测.在10个大型开源软件项目上对该方法进行实证,从数据集、数据预处理、实验结果多个角度针对不同的实验设定策略进行分析;从数据、预测模型以及模型适配层面分析预测模型的过拟合问题.实验结果表明,该方法性能优于同类方法,显著优于基准性能,且能够接近和达到项目内缺陷预测的性能.     

静态软件缺陷预测方法研究

静态软件缺陷预测是软件工程数据挖掘领域中的一个研究热点.通过分析软件代码或开发过程,设计出与软件缺陷相关的度量元;随后,通过挖掘软件历史仓库来创建缺陷预测数据集,旨在构建出缺陷预测模型,以预测出被测项目内的潜在缺陷程序模块,最终达到优化测试资源分配和提高软件产品质量的目的.对近些年来国内外学者在该研究领域取得的成果进行了系统的总结.首先,给出了研究框架并识别出了影响缺陷预测性能的3个重要影响因素:度量元的设定、缺陷预测模型的构建方法和缺陷预测数据集的相关问题;接着,依次总结了这3个影响因素的已有研究成果;随后,总结了一类特殊的软件缺陷预测问题(即,基于代码修改的缺陷预测)的已有研究工作;最后,对未来研究可能面临的挑战进行了展望.     

静态软件缺陷预测方法研究

开源软件缺陷预测通过挖掘软件历史仓库的数据,利用与软件缺陷相关的度量元或源代码本身的语法语义特征,借助机器学习或深度学习方法提前发现软件缺陷,从而减少软件修复成本并提高产品质量. 漏洞预测则通过挖掘软件实例存储库来提取和标记代码模块,预测新的代码实例是否含有漏洞,减少漏洞发现和修复的成本. 通过对2000年至2022年12月软件缺陷预测研究领域的相关文献调研,以机器学习和深度学习为切入点,梳理了基于软件度量和基于语法语义的预测模型. 基于这2类模型,分析了软件缺陷预测和漏洞预测之间的区别和联系,并针对数据集来源与处理、代码向量的表征方法、预训练模型的提高、深度学习模型的探索、细粒度预测技术、软件缺陷预测和漏洞预测模型迁移六大前沿热点问题进行了详尽分析,最后指出了软件缺陷预测未来的发展方向.

     

基于集成学习的软件缺陷预测技术研究

近年来计算机软件在信息技术、文化教育、生物医疗以及军事等领域都得到了广泛且深入的应用,并且用户需求持续增多,软件功能愈加复杂多样。软件开发使用的效率以及质量问题随之凸显出来。软件测试作为贯穿软件设计工程全过程的重要环节,通过多种多样的成熟的测试技术及时发现并且排除软件中存在的问题缺陷来提高软件的整体设计效率和质量、降低软件系统设计开发的成本。软件缺陷预测技术则是对软件测试任务进行指导和评估的重要途径,缺陷预测技术可以精准地进行预测软件缺陷的分布情况对软件测试工作的推进有着重要的指导作用。本文将深入研究集成学习在软件缺陷预测技术领域的发展与应用。     

基于软件信息库挖掘的软件缺陷预测方法

通过软件缺陷预测可以指导软件开发过程中资源的分配,提高软件质量和软件可靠性。为了更好地利用软件开发过程中产生的数据,指导软件的开发,在介绍了软件缺陷管理,数据挖掘,软件开发信息库知识的基础上,将数据挖掘的知识应用到软件开发信息库中,从版本信息库和缺陷跟踪系统中提取相关数据,经过预处理后这些数据就成数据挖掘技术的研究对象,通过选取合适的软件度量元,利用这些度量元建立新的软件缺陷预测模型并验证了该模型的有效性。     

一种基于半监督集成学习的软件缺陷预测方法

软件缺陷预测是提高软件质量的有效途径。为应对软件缺陷数据的不平衡分布和特征冗余等问题,提出一种改进的基于半监督集成学习的软件缺陷预测方法 SSFSAdaBoost(Semi-supervised software defect prediction based on sampling,feature selection and AdaBoost)。首先对训练集进行混合采样,其次使用SMA优化算法对采样后的训练集和测试集做特征选择,最后使用改进的半监督算法SUDAdaBoost进行集成。实验在三种公共数据集上进行验证,实验结果表明,该方法优于初始的Adaboost算法,并对缓解类不平衡问题具有良好的性能。     

基于数据过采样和集成学习的软件缺陷数目预测方法

预测软件缺陷的数目有助于软件测试人员更多地关注缺陷数量多的模块,从而合理地分配有限的测试资源。针对软件缺陷数据集不平衡的问题,提出了一种基于数据过采样和集成学习的软件缺陷数目预测方法——SMOTENDEL。首先,对原始软件缺陷数据集进行n次过采样,得到n个平衡的数据集;然后基于这n个平衡的数据集利用回归算法训练出n个个体软件缺陷数目预测模型;最后对这n个个体模型进行结合得到一个组合软件缺陷数目预测模型,利用该组合预测模型对新的软件模块的缺陷数目进行预测。实验结果表明SMOTENDEL相比原始的预测方法在性能上有较大提升,当分别利用决策树回归（DTR）、贝叶斯岭回归（BRR）和线性回归（LR）作为个体预测模型时,提升率分别为7.68%、3.31%和3.38%。     

基于超欧式距离近邻传播的软件缺陷预测方法

为了进一步提高无标识软件缺陷数据预测的精度,提出了一种基于超欧式距离近邻传播的软件缺陷预测方法。在近邻传播算法中引入密度思想,定义了密度因子和超欧式距离测度概念,设计了密度敏感相似度度量元（即密集度量元）,解决了传统近邻传播算法采用欧式距离表示数据相似度,难以有效处理复杂结构数据的不足。该方法应用于无标识软件缺陷数据的预测,并通过三组航空航天软件数据,仿真验证了该方法的有效性,提高了无标识软件缺陷数据预测的精度,为无标识软件缺陷预测提供了一种新的思路。     

基于多核字典学习的软件缺陷预测

提出一种多核字典学习方法,用以对软件模块是否存在缺陷进行预测。用于软件缺陷预测的历史数据具有结构复杂、类不平衡的特点,用多个核函数构成的合成核将这些数据映射到一个高维特征空间,通过对多核字典基的选择,得到一个类别平衡的多核字典,用以对新的软件模块进行分类和预测,并判定其中是否存在缺陷。在NASA MDP数据集上的实验表明,与其他软件缺陷预测方法相比,多核字典学习方法能够针对软件缺陷历史数据结构复杂、类不平衡的特点,较好地解决软件缺陷预测问题。     

基于二次学习的半监督字典学习软件缺陷预测*

当软件历史仓库中有标记训练样本较少时,有效的预测模型难以构建.针对此问题,文中提出基于二次学习的半监督字典学习软件缺陷预测方法.在第一阶段的学习中,利用稀疏表示分类器将大量无标记样本通过概率软标记标注扩充至有标记训练样本集中.再在扩充后的训练集上进行第二阶段的鉴别字典学习,最后在学得的字典上预测缺陷倾向性.在NASA MDP和PROMISE AR数据集上的实验验证文中方法的优越性.     

基于半监督集成学习的软件缺陷预测*

在软件缺陷预测中,标记样本不足与类不平衡问题会影响预测结果.为了解决这些问题,文中提出基于半监督集成学习的软件缺陷预测方法.该方法利用大量存在的未标记样本进行学习,得到较好的分类器,同时能集成一系列弱分类器,减少多数类数据对预测产生的偏倚.考虑到预测风险成本问题,文中还采用训练样本集权重向量更新策略,降低有缺陷模块预测为无缺陷模块的风险.在NASA MDP数据集上的对比实验表明,文中方法具有较好的预测效果.     

基于深度学习的软件缺陷预测模型

为了提高软件的可靠性,软件缺陷预测已经成为软件工程领域中一个重要的研究方向.传统的软件缺陷预测方法主要是设计静态代码度量,并用机器学习分类器来预测代码的缺陷概率.但是,静态代码度量未能充分考虑到潜藏在代码中的语义特征.根据这种状况,本文提出了一种基于深度卷积神经网络的软件缺陷预测模型.首先,从源代码的抽象语法树中选择合适的结点提取表征向量,并构建字典将其映射为整数向量以方便输入到卷积神经网络.然后,基于GoogLeNet设计卷积神经网络,利用卷积神经网络的深度挖掘数据的能力,充分挖掘出特征中的语法语义特征.另外,模型使用了随机过采样的方法来处理数据分类不均衡问题,并在网络中使用丢弃法来防止模型过拟合.最后,用Promise上的历史工程数据来测试模型,并以AUC和F1-measure为指标与其他3种方法进行了比较,实验结果显示本文提出的模型在软件缺陷预测性能上得到了一定的提升.     

软件缺陷预测技术

软件缺陷预测技术从20世纪70年代发展至今,一直是软件工程领域最活跃的内容之一,在分析软件质量、平衡软件成本方面起着重要的作用.研究和讨论了软件缺陷预测技术的起源、发展和当前所面临的挑战,对主流的缺陷预测技术进行了分类讨论和比较,并对典型的软件缺陷的分布模型给出了案例研究.     

面向软件缺陷预测的过采样方法

为了缓解软件缺陷预测的类不平衡问题,避免过拟合影响缺陷预测模型的准确率,本文提出一种面向软件缺陷预测的基于异类距离排名的过采样方法(HDR).首先,对少数类实例进行3类实例区分,去除噪声实例,减少噪声数据导致的过拟合的情况,然后基于异类距离将实例进行排名,选取相似度高的实例两两组合产生新实例,以此来提升新实例的多样性,...     

基于不相似性的软件缺陷预测算法

软件缺陷预测是典型的类不均衡学习问题,其中有缺陷的样本数量远少于无缺陷的样本数量,但有缺陷的样本通常是预测的重点。现有的软件预测模型大多建立在基于静态度量元的软件缺陷数据集上,重点关注如何平衡类分布,而忽略了数据集中属性特征对软件缺陷的判别能力。当软件缺陷数据集中的属性特征对类目标概念缺乏判别能力时,传统机器学习算法难以构建有效的软件缺陷预测模型,从而无法获得有效的预测性能。为此,提出了一种基于不相似性的软件缺陷预测算法,通过改善软件缺陷数据集中属性的判别能力,进而提升软件缺陷预测性能。实验证明：基于不相似性的软件缺陷预测算法能够有效地改善传统机器学习算法在软件缺陷数据集上的预测性能。     

过采样与集成学习方法在软件缺陷预测中的对比研究

近年来,软件缺陷预测的研究引起了大量关注。软件缺陷预测中普遍存在类别不平衡问题,即有缺陷样本要远少于无缺陷样本,而有缺陷样本又是预测的重点。上述问题使得缺陷预测模型的性能难以满足用户要求,有必要对不平衡数据进行有效处理。目前,采样法和集成学习方法已成为处理不平衡数据的2类重要方法,很多学者提出了不同的过采样方法和集成学习方法。本文研究如何把这2类方法更好地组合在一起,从而有效地处理缺陷预测中的类别不平衡问题。对此,选取RandomOverSampler、SMOTE、Borderline-SMOTE和ADASYN这4种常见的过采样方法以及Bagging、Random Forest、AdaBoost和GBDT这4种常用的集成学习方法,分别将一种过采样方法与一种集成方法组合在一起,从而形成不同的组合。通过对比每一种组合的缺陷预测性能,从而获得最优组合,为缺陷预测中不平衡问题的处理提供有益参考。实验表明,过采样方法ADASYN在处理不平衡问题方面更有优势,它与集成方法GBDT的组合表现最优,相对于其他组合具有更好的缺陷预测性能。     

基于组合机器学习算法的软件缺陷预测模型

软件缺陷预测是根据软件产品中提取的度量信息和已经发现的缺陷来尽早地预测软件可能还存在的缺陷,基于预测结果可合理分配测试和验证资源.基于机器学习的缺陷预测技术能够较全面地、自动地学习模型来发现软件中的缺陷,已经成为缺陷预测的主要方法.为了提高预测的效率和准确性,对机器学习算法的选择和研究是很关键的.对不同的机器学习缺陷预测方法进行对比分析,发现各算法在不同评价指标上有不同的优势,利用这些优势并结合机器学习中的stacking集成学习方法提出了将不同预测算法的预测结果作为软件度量并进行再次预测的基于组合机器学习算法的软件缺陷预测模型,最后用该模型对Eclipse数据集进行实验,表明了该模型的有效性.