基于控制流程的软件测试用例自动生成方法研究

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1、２０１１年９月内蒙古大学学报（自然科学版）Ｓｅｐｔ．２０１１第４２卷第５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．５文章编号：１０００－１６３８（２０１１）０５－０５２１－０７基于控制流程的软件测试用例＊自动生成方法研究余祥，李强，齐建业（合肥电子工程学院，合肥２３００３７）摘要：软件测试中最重要的就是设计和生成有效的测试用例，通过测试用例的自动生成可以大大提高设计和生成测试用例的效率．首先提供了一种从流程图自动生成测试用例的方法，然后介绍了从流程图生成交互有限状

2、态自动机的算法以及从交互有限状态自动机生成测试用例的算法．最后，介绍了相关支持工具ＡＴＣＧ．关键词：流程图；测试用例；交互有限状态自动机；测试路径中图分类号：ＴＰ３１１文献标志码：Ａ引言软件测试是保证软件质量的重要途径．随着人们对软件测试重要性的认识越来越深刻，软件测试阶段在整个软件开发周期中所占的比重日益增大．研究表明软件测试的费用占到了整个软件开发费〔１〕用５０％以上，因此，软件测试对软件开发费用起着决定性的作用．软件测试的核心内容是测试用例，软件测试中最重要的就是设计和生成有效的测试用例，测试用例设计过程约占整个测试过程的６０％．如果仅仅依靠人

3、工经验来设计测试用例，不仅效率低下，而且质量难以保证．按所采用的方法和研究对象的不同，测试用例自动生成方法主要分为５类：基于有限状态集的测试，基于标注的转换系统的测试，针对面向模型的需求规格说明的测试，针对面向对象软件的测试，以〔２〕〔３－４〕及运用模型检查生成测试用例的方法．目前，已经有了许多基于ＵＭＬ的ｕｓｅｃａｓｅ或ａｃｔｉｖｅｄｉａ－〔５－６〕ｇｒａｍ生成测试用例的方法，这需要测试人员充分熟悉ＵＭＬ，而且主要是针对功能测试，通过流程图的引入，可以降低对测试人员的要求，并且可以在功能测试外的其它测试中生成测试用例．本文提出了一种通过流程图（Ｆｌ

4、ｏｗＣｈａｒｔ，ＦＣ）自动生成测试用例的方法．该方法基于状态模型，将流程图转化为交互有限状态自动机（ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＦｉｎｉｔｅＳｔａｔｅＡｕｔｏｍａｔｏｎ，ＩＦＳＡ）生成测试用例集．本文结构如下，第１部分介绍了基本概念和将流程图转化为交互有限状态自动机的方法；第２部分介绍了如何根据前面得到的交互有限状态自动机生成测试用例；第３部分介绍了相关支持工具ＡＴＣＧ；最后第４部分给出了结论．１流程图到ＩＦＳＡ的转换１．１ＦＣ和ＩＦＳＡ在ＧＢ１５２６－８９中对流程图（ＦＣ）定义如下：流程图是对某一个问题的定义、分析或解法的图形〔７〕表示，图中用各种符号来

5、表示操作、数据、流向以及位置等．本文中使用的流程图由端点符（圆角矩＊收稿日期：２０１１－０６－３０基金项目：技术基础研究项目；电子工程学院科研基金项目（ＫＹ０９０１２）作者简介：余祥（１９８６－），男，助理工程师，２００９级硕士研究生．主要研究方向为软件工程和软件测试．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｔｕｐｙｕ＠１６３．ｃｏｍ．５２２内蒙古大学学报（自然科学版）２０１１年形）、处理（矩形）、输入输出（平行四边形）、判断（菱形）、流线（带箭头）和连接符（圆形）几种基本图形组成，其中，①端点符包括开始和结束端点符，一个流程图只有一个开始端点符和一个结束端点符，从开始端点

6、符开始，在结束端点符结束．②处理包括用户或外部系统对系统的操作、系统的响应和外部触发事件．③输入输出包括用户的输入操作和系统的输出操作．④判断只有一个入口，可以有一个或两个出口，出口的流线上需标出“是”或“否”．⑤流线只有一个起点和一个终点，终点处有箭头．⑥连接符用来作为一条流线的断点，使该流线在别处继续下去．一个连接符可以有一个或多个入口，只有一个出口．根据定义绘制图书馆借书流程图，如图１所示．图１流程图示例Ｆｉｇ．１Ａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆａｆｌｏｗｃｈａｒｔ〔３〕定义：交互有限状态自动机（ＩＦＳＡ）是一个五元组Ｍ＝（Ｓ，ｓ０，ＳＦ，Ｔ，δ），其中

7、，①Ｓ＝｛ｓ０，ｓ１，ｓ２，…，ｓｎ｝是有限状态集合，在任意一个确定的时刻，ＩＦＳＡ只能处于一个确定的状态；②ｓ０是初始状态，只能作为转移的源状态，且ｓ０∈Ｓ，有限状态机由此状态开始接收输入；③ＳＦ是结束状态集合，ＳＦ中的任一元素只能作为转移的目的状态，且ＳＦＳ；④Ｔ是转移事件的集合，⑤δ：Ｓ×Ｔ→Ｓ是转移函数，表示在转移事件的作用下，从一个状态转移到另一状态，且δ是一个单值函数．１．２生成有限自动机的算法根据上面对ＩＦＳＡ的定义，ＦＣ到ＩＦＳＡ的转化如下所述．将开始端点符转化为初始状态ｓ０，结束端点符转化为ｓｆ∈ＳＦ．如果处理框内操作为对系统的操

8、作，往ＩＦＳＡ中添加一个空伪状态和一个事件转移；否则，往ＩＦＳＡ中添加一个事件状态和一个自动转移．输入操作，