本文介绍了嵌入式面向服务的体系结构(简称SOA)环境下web服务测试的难点,提出了一种基于改进的ID3决策树算法的测试用例生成方法,并将其与接口单元测试工具--Nunit结合进行实验验证,结果表明该方法一种有效的测试策略

曾文华

林帆

林金鹏

陈启安

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福 建 电 脑 2011 年第 4 期基于改进的 ID3 算法的嵌入式 Web 服务单元测试策略林金鹏 1， 陈启安 1， 林 凡 2， 曾文华 2（ 1、厦门大学大学信息科学与技术学院 福建 厦门 361000 2、厦门大学软件学院 福建 厦门 361000 ）【摘 要】： 本文介绍了嵌入式面向服务的体系结构（简称 SOA）环境下 web 服务测试的难点，提出了一种基于改进的 ID3 决策树算法的测试用例生成方法， 并将其与接口单元测试工具--Nunit 结合进行实验验证，结果表明该方法一种有效的测试策略。【关键词】： SOA；web 服务；ID3 算法； Nunit1、引言嵌入式 Web 服务单元测试过程中， 测试用例往往是由程序员根据直觉或者主观经验设计出来的， 带有较大的盲目性和冗余性。 数据挖掘中的 ID3 决策树算法是一种极其有效的数据分类技术， 本文利用改进的ID3 算法生成测试用例，有效地精简了测试用例，并结合单元测试工具 Nunit 进行验证。2、SOA 的 web 服务测试的难题SOA 中 web 服务测试的三个维度 [1]包括：服务、进程和性能测试。 与传统的软件测试相比，web 服务测试主要面临着以下新的难题：1)服务开发阶段要进行功能测试，保证业务逻辑功能的正确实现。2)开发环境与实际运行环境有很大的不同。3)分布式测试环境的多样性。4)服务的发布、查找和绑定都是动态完成的。5) 并发性能、 可扩展性等也是服务测试的重要方面。6)暴露的服务访问接口加大了系统被攻击的机会，对服务进行测试还需考虑安全性问题。7) 对用户而言， 用户不了解服务何时发生演变（如版本变更等），服务的回归测试变得难以控制。8) 服务以接口的形式发布，大部分白盒测试技术都将失效[2]。3、基于改进的 ID3 算法的测试用例生成策略3.1 改进的 ID3 算法决策树 [3]的构造方法很多，文中使用的改进的 ID3算法是基于最有影响力和最早的决策树算法--ID3 算法。 但是该方法有个明显的缺陷就是对取值较大者得依赖性。 因此文中我们使用一种加入属性重要度 [4]的ID3 改进算法。 属性重要度 坠 取值在[0,1]之间，其大小由用户根据先验知识或者经验判定给出。 改进后的算法减少了 ID3 算法对取值较多的属性的依赖性， 从而改善分类规则和结果。 该方法应用的公式如下：信息量计算公式(1):其中,pi 为 si 占整个类别的概率。引入了属性重要度后， 利用属性 A 划分当前样本集合所需要的信息熵的计算公式(2):信息增益公式(3)：3.2 使用 ID3 算法生成测试用例考虑某个项目登录模块接口， 对登录成功与否进行分类。 字段为：用户名正确（Y，N），密码正确（Y，N），验证码正确（Y，N），登录成功（Y，N）所有的测试用例数据及期望输出数据如下：X1=（Y，Y，Y，Y）；X2=（Y，N，Y，N）；X3= (Y，N，N，N)；X4=（Y，Y，N，N）；X5=（N，Y，Y，N）；X6=（N，Y，N，N）；X7=（N，N，Y，N）；X8=（N，N，N，N）；采用修正后的 ID3 决策树算法构造决策树步骤如下：计算 Gain（A）：以"登录成功与否"字段作为类别属性，设类别数位 m，该字段有两个类别，故 m=2；设 s1为登录成功的个数，即 s1=1；s2 为登录失败的个数，即s2=7；总的样本数是 S=14，则p1=s1/S=1/8；p2=s2/S=7/8；首先根据公式（1）进行计算：因为 m=2，p1=1/8，p2=7/8，所以 I(s1,s2)=-1/8*log2(1/8)-7/8*log2(7/8)= 0.544。其次， 根据计算信息增量公式计算每个属性的信息增益，假如先从用户名字段开始，用户名正确与否登录成功的情况：用户名正确总共有 4 个， 登录成功的只有 s11=1，失败的 s21=3，类似计算 I（s11，s21）=0.811。用户名错误总共有 4 个， 登录成功的只有 s11=0，失败的 s21=4，类似计算 I（s12，s22）=0。1 2 21( , ,..., ) log ( )mmiI s s s pi pi−− ?−( ) (( ... ) / ) ( , ,..., )E A s s s s I s s s− ? ? ?−( ) ( ... ) ( )Gain A I s s s E A− ? ? ? ?70福 建 电 脑2011 年第 4 期（上接第 72 页）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2）最大字串长度对分词的影响：为了保证分词系统的分词效率，一般情况下基于"机械匹配"的方法中，对最大词的长度都有一个初始化的长度， 但这一长度对分词精度也会有影响。比如设定最大词长为八，则在分词时"中华人民共和国"将不会最为一个词来处理。3）"未登录"[7,8]词对分词精度的影响："未登录"词主要指汉语中的人名、地名、机构名、组织名，由于这类词在汉语中具有更大的灵活性， 而且随着时间的推移，"未登录"词词条和的数目也会产生变化，因此在词典中不可能也没有办法收录全部的"未登录"词，所以"未登录"词的存在会对该方法产生很大的影响[1]。4）"歧义"词对分词精度的影响：歧义可分为交集型歧义、组合型歧义和混合型歧义，比如"不同意见"可以切分为"不同 意见"，也可分成"不 同意 见"。 而由于自然语言本身存在的二义性，使得"歧义"对分词精度也会产生很大的影响。 但这中情况在其他的分词放过中也会存在，并不是"机械匹配"算法独有的问题。4、总结：虽然"机械匹配"方法存在着一定的缺陷，但是此方法却具有不需要训练模型、匹配速度快、实现简单等优点， 因此我们有理由认为作为通用的分词算法该方法可能存在着不尽如人意的地方， 但对某一专业领域来讲，建立该领域的专用词典利用"机械匹配"算法进行分词还是一个值得考虑的思路， 而这也正是我们下一步要努力的目标，也是我们本次试验的目的。参考文献：[1]黄昌宁.中文信息处理中的分词问题[J].语言文字应用,1997,1:72~78.[2]殷建平 .汉语 自 动 分 词 方 法 [J].计 算 机 工 程 与 科 学 ,1998,20(3):60~66.[3]王艳,元昌安等 .基于 VC++/MFC 的中文自动分词算法及其软件的实现[J].广西师范学院学报,2008,25(3):104~108.[4] 代建英.汉语自动分词系统的研究与实现[D].重庆:重庆大学,2005:14~17.[5]]周文帅,冯速.汉语分词技术研究现状与应用展望[J].山西师范大学学报,2006,20(1):25~29[6]王凡秀,王自强.汉语自动分词技术研究[J].计算机与数字工程,2008,11:57~59[7] 孙茂松,邹嘉彦.汉语自动分词研究评述[J].当代语言学,2001,3(1):22~32.[8] 黄昌宁,赵海.中文分词十年回顾[J].中文信息学报,2007, 21(3):8~19.第三， 对于利用用户名字段进行增益 Gain （用户名），利用公式（4），考虑 坠1=0E（用 户 名 ）=（4/8+0） * I（s11，s21）+ （4/8+0） * I（s12，s22）=0.487Gain（用户名）=I(s1，s2) - E（年龄）=0.1385考虑密码 坠2=0.3，验证码 坠3=0.3 同理可得，Gain（密码）=0.0574，Gain（验证码）=0.0574第四，找出最大的字段信息增益:Gain（用户名），所以以"用户名"字段作为节点,并根据用户名的 2 个不同的取值产生 2 个不同的分支。第五，对分支重复以上步骤建立新的分支，最后得出分类树如图 2 所示。最后，8 组用例测试用例被简化为 4 组， 如图 2 所示。4、结合接口测试工具 NUnit 实验实验利用以上提出的 ID3 算法生成测试用例，然后结合 Nunit[5]进行单元测试。以下表格是使用这种方法前后对某项目 web 服务接口进行单元测试的对比表格(见表 1)。从表 1 中可以分析得到， 在基本达到同样覆盖率的条件下，使用的测试用例较少，并且耗费的时间也比较短。尤其是针对具有较多分支的 web 服务接口，测试用例的减少更为明显，有效地提高了测试效率。5、结束语实验证明本文提出的基于改进的 ID3 算法的测试用例生成策略， 结合 Nunit 进行对 web 服务接口的测试是一种有效的单元测试手段， 并且对嵌入式 web 服务的自动化单元测试具有显著的指导意义。参考文献：[1]李毅, 顾健, 顾铁军 . 面向服务软件架构中的软件测试[C].上海: 全国计算机安全学术交流会论文集[2] 杨 利 利 , 李 必 信 . Web 服 务 测 试 问 题 综 述 [J]. 计 算 机 科 学 ,2008. Vol 35. No 9[3]夏火松. 数据仓库与数据挖掘技术[M]. 北京: 科学出版社, 2004.[4]邹永贵,范程华.基于属性重要度的 ID3 改进算法[J]. 计算机应用, June 2008. Vol 28[5]http://www.nunit.org/[OL]图 2 生成的登录模块接口决策树表 1 测试结果对比表71

基于改进的ID3算法的嵌入式Web服务单元测试策略

http://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/80446/%e5%9f%ba%e4%ba%8e%e6%94%b9%e8%bf%9b%e7%9a%84ID3%e7%ae%97%e6%b3%95%e7%9a%84%e5%b5%8c%e5%85%a5%e5%bc%8fWeb%e6%9c%8d%e5%8a%a1%e5%8d%95%e5%85%83%e6%b5%8b%e8%af%95%e7%ad%96%e7%95%a5_%e6%9e%97%e9%87%91%e9%b9%8f.pdf?sequence=1&isAllowed=y

基于改进的ID3算法的嵌入式Web服务单元测试策略

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