✖


Jump to content

Разработка программного обеспечения на основе поиска

Разработка программного обеспечения на основе поиска ( SBSE ) применяет методы метаэвристического поиска, такие как генетические алгоритмы , имитация отжига и поиск с запретами, для решения задач разработки программного обеспечения . Многие виды деятельности в области разработки программного обеспечения можно назвать задачами оптимизации . оптимизации Методы исследования операций, такие как линейное программирование или динамическое программирование, часто непрактичны для крупномасштабных задач разработки программного обеспечения из-за их вычислительной сложности или предположений о структуре проблемы. Исследователи и практики используют методы метаэвристического поиска, которые налагают небольшие предположения о структуре проблемы, чтобы найти почти оптимальные или «достаточно хорошие» решения.

Проблемы SBSE можно разделить на два типа:

  • проблемы оптимизации черного ящика, например, назначение людей на задачи (типичная задача комбинаторной оптимизации ).
  • проблемы «белого ящика», когда необходимо учитывать операции с исходным кодом. [1]

Определение [ править ]

SBSE преобразует проблему разработки программного обеспечения в задачу вычислительного поиска, которую можно решить с помощью метаэвристики . Это предполагает определение пространства поиска или набора возможных решений. Это пространство обычно слишком велико, чтобы его можно было изучить исчерпывающе, что предполагает метаэвристический подход. Метрика [2] (также называемая функцией приспособленности, функцией затрат, целевой функцией или мерой качества) затем используется для измерения качества потенциальных решений. Многие проблемы разработки программного обеспечения можно переформулировать как задачу вычислительного поиска. [3]

Термин « приложение на основе поиска », напротив, относится к использованию технологии поисковых систем , а не методов поиска, в другом промышленном приложении.

Краткая история [ править ]

Об одной из первых попыток применить оптимизацию к проблеме разработки программного обеспечения сообщили Уэбб Миллер и Дэвид Спунер в 1976 году в области тестирования программного обеспечения . [4] применили технику поиска к задаче разработки программного обеспечения . В 1992 году С. Ксантакис и его коллеги впервые [5] Термин SBSE впервые был использован в 2001 году Харманом и Джонсом. [6] К 2013 году исследовательское сообщество выросло и теперь насчитывает более 800 авторов, охватывающих примерно 270 учреждений в 40 странах. [7]

Области применения [ править ]

Разработка программного обеспечения на основе поиска применима практически ко всем этапам процесса разработки программного обеспечения . Тестирование программного обеспечения было одним из основных приложений. [8] Методы поиска применялись и к другим видам деятельности по разработке программного обеспечения , например, к анализу требований . [9] [10] дизайн , [11] [12] рефакторинг , [13] разработка , [14] и техническое обслуживание . [15]

Разработка требований [ править ]

Разработка требований — это процесс, посредством которого определяются и управляются потребности пользователей и среды программного обеспечения. Методы поиска использовались для выбора и оптимизации требований с целью найти наилучшее возможное подмножество требований, соответствующее запросам пользователей в условиях таких ограничений, как ограниченность ресурсов и взаимозависимости между требованиями. Эта проблема часто рассматривается как проблема принятия решений по множеству критериев и обычно включает в себя предоставление лицу, принимающему решения, набора хороших компромиссов между стоимостью и удовлетворенностью пользователей, а также риском, связанным с требованиями. [16] [17] [18] [19]

Отладка и обслуживание [ править ]

Выявление ошибки в программном обеспечении (или запаха кода ), а затем отладка (или рефакторинг ) программного обеспечения — это в основном ручная и трудоемкая работа, хотя этот процесс поддерживается инструментальными средствами. Одной из целей SBSE является автоматическое выявление и исправление ошибок (например, с помощью мутационного тестирования ).

Генетическое программирование , биологический метод, который включает в себя развитие программ посредством скрещивания и мутации, используется для поиска исправлений программ путем изменения нескольких строк исходного кода. Программное обеспечение GenProg Evolutionary Program Repair исправило 55 из 105 ошибок примерно за 8 долларов за каждую за один тест. [20]

Коэволюция использует метафору «хищника и добычи» , в которой набор программ и набор модульных тестов развиваются вместе и влияют друг на друга. [21]

Тестирование [ править ]

Разработка программного обеспечения на основе поиска применялась к тестированию программного обеспечения, включая автоматическое создание тестовых примеров (тестовых данных), минимизацию тестовых примеров и определение приоритетов тестовых примеров. [22] Регрессионное тестирование также привлекло некоторое внимание.

Оптимизация программного обеспечения [ править ]

Использование SBSE для оптимизации программ или модификации программного обеспечения, чтобы сделать его более эффективным с точки зрения скорости и использования ресурсов, было объектом успешных исследований. [23] В одном случае программа на 50 000 строк была генетически улучшена, в результате чего программа стала выполняться в среднем в 70 раз быстрее. [24] Недавняя работа Basios et al. показывает, что за счет оптимизации структуры данных Google Guava обнаружил улучшение времени выполнения на 9%, потребление памяти на 13% и использование процессора на 4% отдельно. [25]

Управление проектом [ править ]

Ряд решений, которые обычно принимаются менеджером проекта, могут приниматься автоматически, например планирование проекта. [26]

Инструменты [ править ]

Инструменты, доступные для SBSE, включают OpenPAT, [27] ЭвоСюит , [28] и Coverage — инструмент измерения покрытия кода для Python. [29]

Методы и приемы [ править ]

Доступен ряд методов и техник, в том числе:

Принятие промышленности [ править ]

Будучи относительно новой областью исследований, SBSE еще не получила широкого признания в отрасли.

Успешное применение SBSE в отрасли можно найти в основном при тестировании программного обеспечения, где возможность автоматически генерировать случайные тестовые входные данные для выявления ошибок в больших масштабах привлекательна для компаний. В 2017 году Facebook приобрел стартап программного обеспечения Majicke Limited, который разработал Sapienz, приложение для поиска ошибок на основе поиска. [31]

В других сценариях применения инженеры-программисты могут неохотно использовать инструменты, над которыми у них мало контроля или которые создают решения, непохожие на те, которые создают люди. [32] В контексте использования SBSE для исправления или улучшения программ разработчики должны быть уверены, что любая автоматически созданная модификация не приведет к неожиданному поведению, выходящему за рамки требований системы и среды тестирования. Учитывая, что полностью автоматизированное программирование еще не создано, желательным свойством таких модификаций было бы то, что они должны быть легко понятны людям для поддержки операций по техническому обслуживанию. [33]

Другая проблема заключается в том, что SBSE может сделать разработчика программного обеспечения ненужным. Сторонники утверждают, что целью SBSE является улучшение отношений между инженером и программой. [34]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Харман, Марк (2010). «Почему анализ и манипулирование исходным кодом всегда будут важны». 10-я рабочая конференция IEEE по анализу и манипулированию исходным кодом (SCAM 2010) . 10-я рабочая конференция IEEE по анализу и манипулированию исходным кодом (SCAM 2010). стр. 7–19. дои : 10.1109/SCAM.2010.28 .
  2. ^ Харман, Марк; Джон А. Кларк (2004). «Метрики тоже являются фитнес-функциями». Материалы 10-го Международного симпозиума по метрикам программного обеспечения, 2004 г. 10-й Международный симпозиум по метрикам программного обеспечения, 2004 г., стр. 58–69. дои : 10.1109/METRIC.2004.1357891 .
  3. ^ Кларк, Джон А.; Доладо, Хосе Хавьер; Харман, Марк; Хиеронс, Роберт М.; Джонс, Брайан Ф.; Люмкин, М.; Митчелл, Брайан С.; Манкоридис, Спирос; Рис, К.; Ропер, Марк; Шепперд, Мартин Дж. (2003). «Реформулирование разработки программного обеспечения как проблема поиска». Труды IEE — Программное обеспечение . 150 (3): 161–175. CiteSeerX   10.1.1.144.3059 . дои : 10.1049/ip-sen:20030559 . ISSN   1462-5970 .
  4. ^ Миллер, Уэбб; Спунер, Дэвид Л. (1976). «Автоматическое создание тестовых данных с плавающей запятой». Транзакции IEEE по разработке программного обеспечения . СЭ-2 (3): 223–226. дои : 10.1109/TSE.1976.233818 . ISSN   0098-5589 . S2CID   18875300 .
  5. ^ С. Ксантакис, К. Эллис, К. Скурлас, А. Ле Галл, С. Кацикас и К. Карапулиос, «Применение генетических алгоритмов для тестирования программного обеспечения», в материалах 5-й Международной конференции по программной инженерии и ее приложениям , Тулуза, Франция, 1992, стр. 625–636.
  6. ^ Харман, Марк; Джонс, Брайан Ф. (15 декабря 2001 г.). «Поисковая разработка программного обеспечения». Информационные и программные технологии . 43 (14): 833–839. CiteSeerX   10.1.1.143.9716 . дои : 10.1016/S0950-5849(01)00189-6 . ISSN   0950-5849 .
  7. ^ Харман, Марк; Мансури, С. Афшин; Чжан, Юаньюань (1 ноября 2012 г.). «Разработка программного обеспечения на основе поиска: тенденции, методы и приложения» . Обзоры вычислительной техники ACM . 45 (1): 1–61. дои : 10.1145/2379776.2379787 . S2CID   207198163 .
  8. ^ Макминн, Фил (2004). «Генерация тестовых данных программного обеспечения на основе поиска: опрос». Тестирование, проверка и надежность программного обеспечения . 14 (2): 105–156. CiteSeerX   10.1.1.122.33 . дои : 10.1002/stvr.294 . ISSN   1099-1689 . S2CID   17408871 .
  9. ^ Грир, Дес; Руэ, Гюнтер (15 марта 2004 г.). «Планирование выпуска программного обеспечения: эволюционный и итеративный подход». Информационные и программные технологии . 46 (4): 243–253. CiteSeerX   10.1.1.195.321 . дои : 10.1016/j.infsof.2003.07.002 . ISSN   0950-5849 . S2CID   710923 .
  10. ^ Коларес, Фелипе; Соуза, Джерффесон; Кармо, Рафаэль; Падуя, Клариндо; Матеус, Джеральдо Р. (2009). «Новый подход к планированию выпуска программного обеспечения». XXIII Бразильский симпозиум по разработке программного обеспечения, 2009 г. SBES '09 . XXIII Бразильский симпозиум по разработке программного обеспечения, 2009 г. SBES '09. стр. 207–215. дои : 10.1109/SBES.2009.23 .
  11. ^ Кларк, Джон А.; Джейкоб, Джереми Л. (15 декабря 2001 г.). «Протоколы тоже программы: метаэвристический поиск протоколов безопасности». Информационные и программные технологии . 43 (14): 891–904. CiteSeerX   10.1.1.102.6016 . дои : 10.1016/S0950-5849(01)00195-1 . ISSN   0950-5849 .
  12. ^ Райха, Оути (1 ноября 2010 г.). «Опрос по разработке программного обеспечения на основе поиска» (PDF) . Обзор компьютерных наук . 4 (4): 203–249. CiteSeerX   10.1.1.188.9036 . дои : 10.1016/j.cosrev.2010.06.001 . ISSN   1574-0137 .
  13. ^ Мариани, Тайна; Верджилио, Сильвия Регина (1 марта 2017 г.). «Систематический обзор рефакторинга на основе поиска». Информационные и программные технологии . 83 : 14–34. дои : 10.1016/j.infsof.2016.11.009 . ISSN   0950-5849 .
  14. ^ Альба, Энрике; Чикано, Дж. Франциско (1 июня 2007 г.). «Управление программными проектами с помощью GA». Информационные науки . 177 (11): 2380–2401. дои : 10.1016/j.ins.2006.12.020 . hdl : 10630/8145 . ISSN   0020-0255 .
  15. ^ Антониоль, Джулиано; Ди Пента, Массимилиано; Харман, Марк (2005). «Методы поиска, применяемые для оптимизации планирования проекта масштабного технического обслуживания». Материалы 21-й Международной конференции IEEE по сопровождению программного обеспечения, 2005 г. ICSM'05 . Материалы 21-й Международной конференции IEEE по сопровождению программного обеспечения, 2005 г. ICSM'05. стр. 240–249. CiteSeerX   10.1.1.63.8069 . дои : 10.1109/ICSM.2005.79 .
  16. ^ Чжан, Юаньюань (февраль 2010 г.). Выбор и оптимизация требований на основе многоцелевого поиска (доктор философии). Стрэнд, Лондон, Великобритания: Лондонский университет.
  17. ^ Ю. Чжан, М. Харман и С.Л. Лим, « Оптимизация управления взаимодействием требований на основе поиска », факультет компьютерных наук, Университетский колледж Лондона, исследовательская записка RN/11/12, 2011 г.
  18. ^ Ли, Лингбо; Харман, Марк; Летье, Эммануэль; Чжан, Юаньюань (2014). «Надежная проблема следующего выпуска». Материалы ежегодной конференции по генетическим и эволюционным вычислениям 2014 года . Гекко '14. стр. 1247–1254. дои : 10.1145/2576768.2598334 . ISBN  9781450326629 . S2CID   8423690 .
  19. ^ Ли, Л.; Харман, М.; Ву, Ф.; Чжан, Ю. (2017). «Значение точного анализа при выборе требований» (PDF) . Транзакции IEEE по разработке программного обеспечения . 43 (6): 580–596. дои : 10.1109/TSE.2016.2615100 . ISSN   0098-5589 . S2CID   8398275 .
  20. ^ Ле Гу, Клэр; Дьюи-Фогт, Майкл; Форрест, Стефани; Веймер, Уэстли (2012). «Систематическое исследование автоматического восстановления программ: исправление 55 из 105 ошибок по 8 долларов каждая». 2012 34-я Международная конференция по программной инженерии (ICSE) . 2012 34-я Международная конференция по программной инженерии (ICSE). стр. 3–13. дои : 10.1109/ICSE.2012.6227211 .
  21. ^ Аркури, Андреа; Яо, Синь (2008). «Новый коэволюционный подход к автоматическому исправлению ошибок программного обеспечения». Конгресс IEEE по эволюционным вычислениям, 2008 г. CEC 2008. (Всемирный конгресс IEEE по вычислительному интеллекту) . Конгресс IEEE по эволюционным вычислениям, 2008. CEC 2008. (Всемирный конгресс IEEE по вычислительному интеллекту). стр. 162–168. CiteSeerX   10.1.1.159.7991 . дои : 10.1109/CEC.2008.4630793 .
  22. ^ Харман, Марк; Цзя, Юэ; Чжан, Юаньюань (апрель 2015 г.). «Достижения, открытые проблемы и проблемы тестирования программного обеспечения на основе поиска». 2015 8-я Международная конференция IEEE по тестированию, верификации и валидации программного обеспечения (ICST) . Грац, Австрия: IEEE. стр. 1–12. CiteSeerX   10.1.1.686.7418 . дои : 10.1109/ICST.2015.7102580 . ISBN  978-1-4799-7125-1 . S2CID   15272060 .
  23. ^ Мемети, Суэйб; Планана, Сабри; Бинотто, Алесио; Колодзей, Джоанна; Брандич, Ивона (2018). «Использование метаэвристики и машинного обучения для оптимизации программного обеспечения параллельных вычислительных систем: систематический обзор литературы». Вычисление . 101 (8): 893–936. arXiv : 1801.09444 . Бибкод : 2018arXiv180109444M . дои : 10.1007/s00607-018-0614-9 . S2CID   13868111 .
  24. ^ Лэнгдон, Уильям Б.; Харман, Марк. «Оптимизация существующего программного обеспечения с помощью генетического программирования» (PDF) . Транзакции IEEE в эволюционных вычислениях .
  25. ^ Басиос, Михаил; Ли, Лингбо; Ву, Фан; Кантан, Лесли; Барр, Эрл Т. (9 сентября 2017 г.). «Оптимизация дарвиновских структур данных в Google Guava». Разработка программного обеспечения на основе поиска (PDF) . Конспекты лекций по информатике. Том. 10452. стр. 161–167. дои : 10.1007/978-3-319-66299-2_14 . ISBN  978-3-319-66298-5 .
  26. ^ Минку, Леандро Л.; Судхолт, Дирк; Яо, Синь (2012). «Эволюционные алгоритмы решения задачи планирования проекта: анализ времени выполнения и улучшенный дизайн». Материалы четырнадцатой международной конференции по генетическим и эволюционным вычислениям . ГЕККО '12. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: ACM. стр. 1221–1228. дои : 10.1145/2330163.2330332 . ISBN  978-1-4503-1177-9 .
  27. ^ Мэйо, М.; Спейси, С. (2013). «Прогнозирование неудачных регрессионных тестов с использованием показателей динамического анализа производительности, выбранных генетическим алгоритмом» (PDF) . Разработка программного обеспечения на основе поиска . Конспекты лекций по информатике. Том. 8084. стр. 158–171. дои : 10.1007/978-3-642-39742-4_13 . hdl : 10289/7763 . ISBN  978-3-642-39741-7 .
  28. ^ "Дом" . evosuite.org .
  29. ^ другие, Нед Батчелдер и 100, покрытие: измерение покрытия кода для Python , получено 14 марта 2018 г. {{citation}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  30. ^ «Профилировщики с открытым исходным кодом в Java» .
  31. ^ «Sapienz: стремление Facebook автоматизировать тестирование программного обеспечения» . ВенчурБит . 30 декабря 2018 года . Проверено 29 сентября 2020 г.
  32. ^ Джонс, Дерек (18 октября 2013 г.). «Программирование с использованием генетических алгоритмов: разве не этим уже занимаются люди ;-)» . Форма кода . Проверено 31 октября 2013 г.
  33. ^ Ле Гу, Клэр; Форрест, Стефани; Веймер, Уэстли (1 сентября 2013 г.). «Текущие проблемы автоматического восстановления программного обеспечения». Журнал качества программного обеспечения . 21 (3): 421–443. CiteSeerX   10.1.1.371.5784 . дои : 10.1007/s11219-013-9208-0 . ISSN   1573-1367 . S2CID   16435531 .
  34. ^ Саймонс, Кристофер Л. (май 2013 г.). Куда (отсутствуют) инженеры-программисты из SBSE? . Первый международный семинар по совмещению моделирования с разработкой программного обеспечения на основе поиска, Первый международный семинар по совмещению моделирования с разработкой программного обеспечения на основе поиска. Сан-Франциско, США: IEEE Press. стр. 49–50 . Проверено 31 октября 2013 г.

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Search-based_software_engineering&oldid=1220854564"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 27e1a35bd2ccc5f16bbe6ccbea692c15__1714113900
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/27/15/27e1a35bd2ccc5f16bbe6ccbea692c15.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Search-based software engineering - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)