Модели и методы тестирования программных систем на основе алгебраического подхода

• Автор: Вигура, Антон Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Введение
Глава 1. Обзор существующих методов верификации программных систем и постановка задачи
1.1. Методы верификации программных систем
1.2. Тестирование программных систем
1.4. Уровни и методы тестирования
1.5. Состав систем автоматизации тестирования
1.6. Оценка тестового покрытия и динамический анализ программ
1.7. Динамический анализ программ
1.8. Генерация тестовых воздействий
1.9. Символьное выполнение
1.11. Компьютерная алгебра и символьные алгоритмы
1.12. Выводы и постановка задачи
Глава 2. Базовая модель программной системы
2.1. Алгебраические выражения
2.2. Анализ выражений
2.3. Общие обозначения
2.4. Модель исполнителя
2.5. Модель программы
2.6. Построение базовой модели программы
2.7. Подстановка значений и конкретизация
2.8. Преобразования выражений
2.9. Выводы
Глава 3. Диагностическая модель программной системы
3.1. Граф-модель программы
3.2. Построение управляющего 1рафа программы
3.3. Матричные и списковые представления графов
3.4. Структурные критерии полноты тестирования
3.5. Методы выбора тестовых воздействий

3.6. Динамическое символьное выполнение
3.7. Выбор тестовых путей
3.8. Выбор тестовых воздействий
3.9. Инструментирование
3.10. Выводы
Глава 4. Практическая реализации и вычислительные эксперименты
4.1. Реализация системы автоматизации тестирования
4.2. Практический пример модульного тестирования
4.3. Сравнительные эксперименты
4.3. Тесты производительности
4.4. Интерактивное дизайн-тестирование программной системы
4.5. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения
Введение
Со времени разработки самых первых программ объемы и сложность разрабатываемых программных систем увеличились во много раз. Программное управление применяется во многих отраслях - начиная от обычных прикладных применений типа редактирования текстов до ответственных задач, например, управления ядерными реакторами, где цена ошибки может оказаться очень высокой.
Наиболее значимыми с точки зрения трудоемкости этапами жизненного цикла современных программных систем являются этапы верификации и поддержки, в том числе локализации и исправления найденных дефектов. Таким образом, снижение затрат на этих этапах существенно влияет на итоговую стоимость программного продукта и поэтому несомненно является актуальной задачей. Поэтому вопросам верификации и контроля качества программных систем всегда уделялось должное внимание со стороны научного сообщества — им посвящено множество исследований как отечественных, так и зарубежных ученых — В.В. Липаева, П.П. Пархоменко, В.И. Сапунова, В.Ю. Борзова, G.J. Myers, C.V. Ramamoorthy, Е.М. Clarke и других.
Существуют различные пути снижения стоимости поиска и устранения дефектов, в частности, автоматизация тестирования и поиск ошибок на ранних стадиях жизненного цикла. В настоящее время с целью выявления дефектов все чаще используются формальные методы верификации, основанные на статическом анализе и символьном выполнении программ.
В то же время применительно к программному обеспечению использование формальных методов сталкивается с определенными трудностями (хотя такие методы с успехом используются для верификации аппаратных средств), которые на данный момент полностью не решены. Связано это, в частности, с тем, что реализуемая программно обработка данных

раздел математики, называемый абстрактной алгеброй [84]. Исторически алгебраические структуры возникали вначале в других областях математики. После абстрагирования от ненужных деталей и выделения аксиоматических определений они становились предметом изучения абстрактной алгебры. Именно поэтому абстрактная алгебра находит многочисленные применения в большинстве других областей математики.
Алгебраические структуры позволяют разрабатывать общие подходы к работе с объектами различных типов. Алгебраическая модель может быть построена разнообразными способами и использоваться в различных отраслях, например:
• при обработке текстов (в теории языков, например в алгоритмах с регуля р и ы м и вы ражен ия ми);
• при разработке алгоритмов на графах, например, алгоритма кратчайшего пути на взвешенном графе;
• при создании алгоритмов символьных вычислений, например, в системах компьютерной алгебры;
• при моделировании и анализе программ (символьное выполнение, проверка моделей).
Абстрактная алгебра предоставляет теоретическую базу для разработки методов анализа и преобразования алгебраических выражений, являющихся предметной областью такой дисциплины, как компьютерная алгебра [85]. Алгебраическое выражение представляет собой один или несколько термов, соединенных между собой знаками операций и знаками последовательности операций (скобками). Каждый терм характеризует некоторый объект, например, число или символ. Алгебраическое выражение — понятие синтаксическое, то есть нечто является алгебраическим выражением тогда и только тогда, когда подчиняется некоторым грамматическим правилам. Если же буквы в