回归测试中机器挑选用例方法研究

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【摘要】随着测试的发展，这个领域产生了两个大的趋势。趋势一，智能化。传统的自动化方法：首先转自动化测试代码的过程费时费力，并且在测试执行过程中，需要反复的人工干预。趋势二，小规模测试替代大规模测试。测试规模越来越小，测试活动对发现bug的有效性越来越高；在传统的方式下，全体测试用例执行的方法，逐步的为针对代码变动而开展的小型测试活动所代替。本文的主要工作是：提出对于回归测试，使用机器挑选的方法。

【关键词】机器学习；回归测试；测试用例

1.引言

机器学习（Machine Learning， ML）是一门交叉型学科，它涉及到了多个领域，包括：概率与统计学、高等数学、逼近和凸分析等。机器学习人类的学习过程和学习行为，并且加以计算机的模拟或实现。在机器学习过程中，机器本身了获取新的知识或技能。

在机器学习和人工智能的壮大发展的时代背景，对传统的测试工作提出了一些新的挑战。研究通过机器学习的方法，提升传统的测试工作的效率，进一步的提高整个软件开发活动的劳动生产率。

2.软件测试工程的研究综述

软件测试是用于分析是否程序出现错误的过程，测试使用人工操作或者软件自动运行的方式。每个不同的软件有对自身错误的定义方式：通常是软件需求规格中定义了预期结果。

软件测试分类

1、从是否要变异/执行被测试软件分类，分为静态测试和动态测试。如基于代码审查的单元测试，以及相关代码审查工具，都属于静态测试的范畴。

2、从是否要针对软件结构、算法进行覆盖分类，分为白盒测试和黑盒测试。

3、从测试活动在软件开发过程中所处的不同阶段分类，分为单元测试、集成测试、系统测试、验收测试。

我们这里讨论的“回归测试”是属于系统测试的最后一个阶段。

在修改了旧代码后，需要对这部分子都进行测试，以确保这个代码修订没产生新的错误。在大多数情况下，回归测试占测试周期和测试自由的50%。因此，如果能够制定更有效的回归测试用例，将极大的提升整个测试的效率。

回归测试的流程如下：

（1）找出程序中因为新增需求或者故障解决，而被修改的代码

（2）从总的用例库中，去除掉不再合适的测试用例：这部分用例可能是修改没涉及的功能，也可能是一些系统性稳定性的低优先级的测试用例

（3）针对修改的影响部分，增加一部分相关模块的测试用例

（4）搜索出最基本的测试用例，纳入到测试计划：这部分测试用例保证软件不出现意外的基本功能错误

（5）用上述2～4的测试用例集合，形成回归测试的测试范围

3.现有回归测试用例选择方法

对于一个软件开发项目来说，项目的测试组在实施测试的过程中会将所开发的测试用例保存到“测试用例库”中，并对其进行维护和管理。当得到一个软件的基线版本时，用于基线版本测试的所有测试用例就形成了基线测试用例库。在需要进行回归测试的时候，就可以根据所选择的回归测试策略，从基线测试用例库中提取合适的测试用例组成回归测试包，通过运行回归测试包来实现回归测试。保存在基线测试用例库中的测试用例可能是自动测试脚本，也有可能是测试用例的手工实现过程。

针对修改部分的测试是我们希望改进的内容

当前是优秀的高级工程师逐一的查看开发提交的各个修改点，根据自己对相关部分的理解，以及对开发修改点的学习。整理出需要回归的测试点：这种方法的主要问题是：

需要优秀的工程师参与，这位工程师必须同时具备：既了解测试组的全部测试用例库，也需要能够理解开发提供的修订说明。

每一轮测试完成后，就需要人工干预，从而产生下一轮的测试用例

替代人工的方法是，为每一轮测试，执行类型level 0/1/2这样的测试用例等级。这样同样会带来冗余的测试用例执行，拉长了测试进度。

4.机器选择测试用例的方法

用机器来模拟和替代人工的挑选测试用例：是在回归测试中引入智能化方法的先决条件。整体按照如下的流程：

首先进行的是为每一条测试用例，生成不同的特征向量。在这个步骤中，将原始的测试用例转变成为“记录每个词出现的频率”的数学符号。最后生成如下表格：

其中行代表不同的测试用例，列代表不同的词语描述，数字代表不同的词语在不同测试用例中出现的词频。

然后，根据TFIDF算法将测试用例生成的文本特征向量，转换成为最终的文本特征向量。

这样，表一通过TFIDF算法最终转化的向量表示如下：

完成了特征词语的选择后，就要给选出的特征词语赋以权重。比如“测试”一词，在每个测试用例中都有出现，那么这个词虽然词频很高：但是“权重为零”――也就是说这个词对于描述不同测试用例的不同特征，无任何帮助。对于本研究方案而言，我们使用TF*IDF算法，计算出精确的统计量，以描述特征词语对于中文内容的重要性。

最后，将代码变更说明收集起来，计算特征向量。同时将测试用例库中的内容也做成特征向量。逐个的拿代码变更的特征向量，与用例库中的特征向量进行对比：选出与代码变更特征向量相识程度最高的。这个特征向量所代表的测试用例，既为下一轮回归测试的输入。在这个模块中，我们选择KNN算法，KNN算法也叫K最近邻算法。抽取测试用例库中的每个文本，逐一的与被测试的向量进行比较，每个比较完成后相似度被计算出来。下一步：找出K个最相似的测试用例。并在此基础上给每个被选出的测试用例打分，取分值大者作为比较结果。具体计算公式为：

其中：d为待测文本（开发提交的代码变更说明）向量，q为训练集中文本（原始的测试用例描述）向量。

这里给出一个具体实践：

开发提交了一个代码变更说明如下

最后机器推荐的相关性最紧密的四个用例，如下表：

可以看出，这四个被挑出来的点，都是对ACL重定向的测试：并且测试覆盖了物理端口、AP端口、SVI端口三种不同的端口类型。

进一步的，对这部分的测试进行基于代码覆盖率的验证，可以证明机器挑选出的四个测试用例，确实的有测试覆盖到开发修订的代码。

5.结束语

让机器来自主选择回归测试用例，然后将这个方法融入到自动化测试框架中。让自动化测试框架具有一定智能，能够“自主的产生回归测试用例的变化集合”。譬如整个ACL模块测试用例个数达到300，如果全部回归费时费力，而人工参与分析则会打断持续的自动化测试过程。新方法使用四个测试用例，就可以对开发修订提交的代码进行覆盖；这样一方面我们减少了回归测试的测试用例个数，另外一方面开发修订的代码，也被完整的测试了。

参考文献

[1]米歇尔（Mitchell，T.M.）.机器学习.机械工业出版社，2008-03-01

[2]卢苇，彭雅.几种常用文本分类算法性能比较与分析.湖南大学学报（自然科学版）， 2007.

[3]JOACHIMST.A probabilistic analysis of the rocchio algorithm with TFIDF for text categorization Nashville：1997：143-151.

[4]http：///wiki/回归测试.维基百科全书，internet