自适应EFSM可执行测试序列生成

基于扩展有限状态机(EFSM)模型自动生成测试序列可以提高测试效率.由于EFSM模型包含丰富的变量和谓词条件,它们之间的冲突可能导致自动生成的测试序列不可执行.对EFSM变迁及变迁之间的关联关系进行了详细的讨论和分析,定义了一个邻接变迁关联图,提出了一种自适应EFSM可执行测试序列生成算法.新算法首先根据变量和谓词包含情况对变迁进行分类,然后深入挖掘了邻接变迁之间的关联关系,最后,基于自适应预测搜索函数启发式引导可达性分析树扩展生成可执行的测试序列.实验数据表明,与宽度优先可达性分析方法相比,新算法可以有效降低可达性分析过程中产生状态空间爆炸问题的概率,从而提高测试序列自动生成的效率.在最坏的情况下,新算法的计算时空复杂度也等同于宽度优先算法.     

面向对象类测试的精简EFSM转换算法

EFSM是一个没有层次和并发结构的状态图,因此很难处理较复杂的软件系统,而且由于EFSM中存在前置条件,使得生成的测试序列有可能存在不可达性。该文提出一种将EFSM转化为精简有限状态机(FSM)的转换算法,很大程度上减少了中间产生的等价状态,并有效防止了组合间爆炸问题的出现,得到的精简FSM最小可达。     

扩展有限状态机的依赖图构造及切片算法

将切片技术引入扩展有限状态机模型,可根据兴趣点约减状态及变迁数,对模型的分析与测试有重要意义.由于EFSM模型基于变迁的依赖关系,传统的依赖图构造算法及基于标记已访问节点的切片算法并不适用.通过研究EFSM模型依赖关系的可传递性,提出EFSM模型的两级结构依赖图EPDG(EFSM Program Dependence Graph),使用变迁及其子节点分别表示控制依赖及数据依赖,将EFSM模型的切片转化为图形可达性问题,并给出EPDG的构造算法及切片算法,运用实例与已有成果做对比实验.     

扩展有限状态机EFSM的后向切片

切片是一种重要的约减技术，基于代码的程序切片已经得到广泛的研究和大量的应用，但基于规格和模型的切片研究不多．EFSM是一种重要的规格模型，将切片技术引入EFSM对于分析和测试基于EFSM的软件模型具有重要的作用．由于一个实际的EFSM相当复杂，导致对EFSM模型的分析和修改非常困难．EFSM的切片对于测试和分析EFSM模型具有重要意义．由于EFSM依赖关系的特殊性，依赖图的可达性问题对于EFSM依赖图中并不是一个简单的图可达性问题．而且现有的基于标志已访问节点的遍历算法不适于解决该问题．对EFSM的依赖关系的传递性进行了详细的讨论和分析，定义了一个递归的依赖传递函数来描述变迁的影响如何通过依赖关系传递，而计算后向切片则可以通过逆依赖传递函数来描述，最后给出一个基于变迁的EFSM后向切片算法．     

基于EFSM用户自定义故障模型的测试集生成

提出了一种用户自定义故障的EFSM测试集生成方法。该方法应用EFSM切片对EFSM模型进行合理的缩减,有效地避免了从EFSM到FSM转换得到测试集而产生状态空间爆炸的问题,也得到最短的测试用例集合。实验结果表明了新算法对生成最短EFSM测试集是有效的。     

一种用于类测试的改进型EFSM模型

扩展有限状态机(EFSM)中迁移存在前置条件和相应操作,而前置条件和相应操作中变量的相互依赖性导致了EFSM中存在不可达路径,不利于基于EFSM模型的类的测试。通过把UML状态图转换成EFSM模型,提出一种消除EFSM模型不可达路径算法,从而建立一种用于面向对象软件的类测试模型,通过该模型可以应用传统的数据流和控制流分析技术对类进行测试。     

基于分支界限搜索的EFSM协议测试序列生成算法

针对EFSM中状态迁移不确定导致的协议一致性测试序列生成困难的问题, 提出了一种协议一致性测试序列生成算法。该算法基于互异代表系理论为每个协议状态变迁赋权值, 再基于分支界限法搜索生成的协议测试序列, 将协议一致性测试序列的生成转换为寻找最小权值状态变迁路径的问题。该算法克服了无赋权要求的宽度优先搜索的缺陷, 降低了测试序列的搜索与生成时间复杂度, 提高了测试序列生成的效率。     

化工过程EFSM 模型的应用

扩展有限状态机(EFSM)是一种构造模型的形式化描述语言.首先根据化工过程特征,改进EFSM模型和数据依赖关系,构建变量、状态及相互之间转换条件和动作的化工过程EFSM描述模型;然后提出化工过程变量之间的静、动态依赖关系和故障传播路径的分析方法;最后通过典型化工过程CSTR仿真应用验证了EFSM模型描述及分析方法的可行性和有效性,为工业过程的故障传播分析提供一种新的思路和方法.     

基于EFSM的自检测试

在 EFSM (Extended Finite State Machine)的测试中 ,通常需要一些特征序列来判断当前的状态 ,以确定是否存在转换错误 .由于 EFSM中转换可执行条件的存在 ,使这些序列的生成比较困难 .本文引入了自检测试思想 ,通过比较待测实现与从 EFSM得到的直接实现的执行结果 ,来确定是否到达了正确的状态 ,从而避免了特征序列的生成     

基于扩展有限状态机测试中测试输入数据自动选取的研究

扩展有限状态机(EFSM)模型是有限状态机(FSM)模型的一个扩展，它在FSM模型的基础上增加了变量、操作以及状态迁移的前置条件，通过EFSM我们可以更加精确地刻画软件系统的动态行为．基于EFSM的测试可以应用到许多领域，因此具有重要的研究价值和实际意义．许多研究人员已经提出了基于FSM测试的测试输入序列的构造方法，但基于EFSM的测试与FSM相比由于变量和状态迁移的前置条件的引入，增加了构造其测试输入的复杂性．我们认为基于EFSM测试的测试输入应该包含两个部分：即测试输入序列以及该输入序列上包含的输入变量的确定值(测试输入数据)．手工选取这些测试数据的工作十分繁琐，极大地增加了测试的花费，因此自动选取这些测试数据可以大大提高实际测试工作的效率．该文提出一种基于EFSM测试的测试数据自动选取方法，该方法利用两个关键的步骤：①区间削减和②分段梯度最优下降算法来自动选取测试数据．实验表明利用该方法可以自动选取大部分的测试数据，并且收敛速度较快；在某些无法得到确定解的情况下，区间削减也可以为测试人员提供一个较小的输入变量取值区间，方便了测试人员从中手工选择测试数据．     

一种路径敏感的静态缺陷检测方法

提出一种多项式复杂度的路径敏感静态缺陷检测算法.该方法采用变量的抽象取值范围来表示属性状态条件,通过属性状态条件中的变量抽象取值范围为空来判断不可达路径.在控制流图(control flow graph,简称CFG)中的汇合节点上合并相同属性状态的状态条件,从而避免完整路径上下文分析的组合爆炸问题.该算法已应用于缺陷检测系统DTS(defect testing system).实际测试结果表明,该方法能够减少误报.     

基于时序关系的系统失效可达图生成方法

针对状态事件故障树生成系统可达图过程中存在的状态空间爆炸问题,提出了一种基于时序关系的系统失效可达图生成方法。通过分析触发和被触发类型事件的时序关系,对存在时序关系的事件进行排序,根据时序关系获得系统构件间的所有不可同时到达状态对,对构件间的可同时到达状态建立笛卡尔积,获得系统的所有可同时到达状态对,根据连接表和最小割集获得系统失效的状态可达图,从而有效解决系统失效可达图生成过程中存在的状态空间爆炸问题。应用基于时序关系的系统失效可达图方法生成鱼攻系统失效可达图,实验结果 验证了该方法的可行性与稳定性; 同时也为表明其能有效地缓解状态空间爆炸问题,为状态事件故障树生成系统可达图提供了一种新的方法。     

Optimization of rule-based systems using state space graphs

Embedded rule-based expert systems must satisfy stringent timing constraints when applied to real-time environments. The paper describes a novel approach to reduce the response time of rule-based expert systems. The optimization method is based on a construction of the reduced cycle-free finite state space graph. In contrast with traditional state space graph derivation, the optimization algorithm starts from the final states (fixed points) and gradually expands the state space graph until all of the states with a reachable fixed point are found. The new and optimized system is then synthesized from the constructed state space graph. The authors present several algorithms implementing the optimization method. They vary in complexity as well as in the usage of concurrency and state-equivalency-both targeted toward minimizing the size of the optimized state space graph. Though depending on the algorithm used, optimized rule-based systems: (1) in general have better response time in that they require fewer rule firings to reach the fixed point; (2) are stable, i.e., have no cycles that would result in the instability of execution; and (3) have no redundant rules. They also address the issue of deterministic execution and propose optimization algorithms that generate the rule-bases with single corresponding fixed points for every initial state. The synthesis method also determines the tight response time bound of the new system and can identify unstable states in the original rule-base     

基于精简状态空间的攻击图生成算法*

针对网络攻击图算法状态空间过大、攻击路径不明确等制约着攻击图在网络安全分析中应用的问题,提出了一种基于精简状态空间的改进算法。该算法以网络状态作为一个整体进行分析,动态生成网络中所有可达的网络状态,并枚举出所有攻击路径。由于明确界定了网络状态空间,使算法生成的状态空间得到控制。改进了攻击图表示方法,使得攻击路径清晰。通过实例分析证明了算法模型适合全面分析网络安全性和攻击者可能采取的行为方式。     

利用状态缓存的时序等价性验证算法

为了提高时序电路的等价性验证速度,提出一种改进的基于寄存器匹配的验证算法.除了利用原像计算避免误判之外,该算法还将可达状态和不可达状态引入到验证过程中.将仿真过程中从初始状态可以到达的状态记录为可达状态,将验证过程中确认不能从初始状态到达的状态记录为不可达状态,利用它们减少验证过程中的原像计算.基于mcnc91电路的实验数据表明,该算法有效地减少了验证时间.     

Petri网分解的保性条件分析

Petri网的分解技术是用于复杂网系统分析的一种有效手段 .基于库所指标的 Petri网分解方法 ,将一个复杂的网系统分解成结构满足 |· t|≤且 |t· |≤ 1的简单子网 ,通过分解得到的子网与原系统的状态和行为之间存在着一种投影关系 .但是 ,子网本身也增加了一些不必要的状态和行为 (原网系统在子网上的投影只是子网状态和行为的一个子集 ) .本文提出分解过程中的状态保性和行为保性的概念 ,证明了分解过程中行为和状态保性的充要条件 ,基于标识可达图给出了相应的判定算法 ,对复杂系统的 Petri网分析方法提供了更为有效的理论和可行的技术     

A meta-heuristic solution for automated refutation of complex software systems specified through graph transformations

One of the best approaches for verifying software systems (especially safety critical systems) is the model checking in which all reachable states are generated from an initial state. All of these states are searched for errors or desirable patterns. However, the drawback for many real and complex systems is the state space explosion in which model checking cannot generate all the possible states. In this situation, designers can use refutation to check refusing a property rather than proving it. In refutation, it is very important to handle the state space for finding errors efficiently. In this paper, we propose an efficient solution to implement refutation in complex systems modeled by graph transformation. Since meta-heuristic algorithms are efficient solutions for searching in the problems with very large state spaces, we use them to find errors (e.g., deadlocks) in systems which cannot be verified through existing model checking approaches due to the state space explosion. To do so, we employ a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm to consider only a subset of states (called population) in each step of the algorithm. To increase the accuracy, we propose a hybrid algorithm using PSO and Gravitational Search Algorithm (GSA). The proposed approach is implemented in GROOVE, a toolset for designing and model checking graph transformation systems. The experiments show improved results in terms of accuracy, speed and memory usage in comparison with other existing approaches.     

一种基于SDG模型的传感器分布优化算法

传感器如何优化分布是故障诊断的重要课题.本文基于SDG模型提出一种传感器分布的优化算法.该算法利用SDG模型描述工艺流程,根据SDG模型的特征将节点进行归类并化简,得到最小的节点集,即整个SDG模型的自由度.在最小节点集包含的节点上安装传感器,就可以直接监控或间接推导出整个工艺流程中各变量的状态,从而为故障诊断奠定基础.通过实例研究.该算法切实可行.     

随机多智能体系统一致性增益的设计与分析

在固定和切换拓扑中通信网络含有加性随机噪声的情况下,针对随机多智能体系统一致性跟踪控制问题,本文采用自适应控制方法给出了一种新的一致性增益设计方法.在基于邻居智能体状态设计的分布式自适应控制协议中,每个跟随者的一致性增益自适应律仅仅依赖于跟踪误差,并且与通信网络全局信息无关.结合代数图论,随机理论工具和自适应控制得到两个结论:1)每个跟随者以均方意义下跟踪上领导者; 2)每个跟随者的一致性增益趋于一个理想估计值.通过两个仿真实例验证算法的有效性.     

A time-dependent Hamilton-Jacobi formulation of reachable sets for continuous dynamic games

We describe and implement an algorithm for computing the set of reachable states of a continuous dynamic game. The algorithm is based on a proof that the reachable set is the zero sublevel set of the viscosity solution of a particular time-dependent Hamilton-Jacobi-Isaacs partial differential equation. While alternative techniques for computing the reachable set have been proposed, the differential game formulation allows treatment of nonlinear systems with inputs and uncertain parameters. Because the time-dependent equation's solution is continuous and defined throughout the state space, methods from the level set literature can be used to generate more accurate approximations than are possible for formulations with potentially discontinuous solutions. A numerical implementation of our formulation is described and has been released on the web. Its correctness is verified through a two vehicle, three dimensional collision avoidance example for which an analytic solution is available.