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Automatische Testfallgenerierung aus kontrolliert natürlichsprachlichen Anforderungsspezifikationen für reaktive Echtzeitsysteme / Matthias Schnelte. 2011
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1 Einleitung
1.1 Motivation / Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Lösungsansatz
1.4 Beitrag
1.5 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Reaktive Echtzeitsysteme
2.2 Testen
2.3 Modellbasiertes Testen
2.3.1 Testauswahlkriterien
2.3.1.1 Strukturelle Modellüberdeckung
2.3.1.2 Fehlermodelle
2.4 Automatische Handlungsplanung
2.4.1 Repräsentationen von Planungsproblemen
2.4.1.1 Klassische Repräsentation
2.4.1.2 Aktionen
2.4.1.3 Repräsentation mit Zustandsvariablen
2.4.1.4 Vergleich der Repräsentationen
2.4.2 Bedingte Effekte
2.4.3 Repräsentation von Zeit
2.4.3.1 Zeit in PDDL
2.4.3.2 Temporally qualified expressions
2.4.3.3 Chronicles
2.4.3.4 Vergleich der Zeitdarstellungen
2.4.4 Planungsalgorithmen
2.4.4.1 Suche im Zustandsraum
2.4.4.2 Suche im Planraum
2.4.4.3 Planung als Erfüllbarkeitsproblem
2.5 Suchalgorithmen
2.5.1 Uninformierte Suchen
2.5.2 Heuristische Suche
2.6 Verarbeitung von natürlicher Sprache
2.7 Kontrollierte natürliche Sprache
3 Stand der Forschung
3.1 Kontrollierte natürliche Sprachen
3.1.1 Attempto Controlled English
3.1.1.1 Wörterbuch
3.1.1.2 Konstruktionsregeln
3.1.1.3 Einschränken von Mehrdeutigkeiten
3.1.1.4 Logische Repräsentation
3.1.1.5 Bewertung
3.1.2 Processable English
3.1.2.1 Bewertung
3.1.3 Kontrollierte Sprachen für Logiken
3.1.3.1 Bewertung
3.1.4 Satzmuster für Echtzeitsysteme
3.1.4.1 Satz Muster (Sentence pattern)
3.1.4.2 Ereignis Muster
3.1.4.3 Muster für Bedingungen
3.1.4.4 Muster für Systemreaktionen
3.1.4.5 Bewertung
3.2 Modellbasiertes Testen von Echtzeitsystemen
3.2.1 Modellierung des Echtzeitverhaltens
3.2.2 Testfallgenerierung
3.2.3 Behandlung von Nichtdeterminismus
4 Lösungskonzept
4.1 Anwendungsbeispiel
4.1.1 Aufbau des Dokumentes
4.1.2 Schnittstellenbeschreibung
4.1.3 Funktionalität
4.1.4 Alarmsystem
4.2 Erfassen der Anforderungen
4.2.1 Wörterbuch
4.2.2 Grammatik
4.2.2.1 Anforderungsschablone
4.3 Syntax der KNS
4.3.1 Grundsymbole
4.3.2 Wörterbuch
4.3.3 Anforderungen
4.3.3.1 Bedingung vor dem Auslöser
4.3.3.2 Auslöser
4.3.3.3 Bedingung nach dem Auslöser
4.3.3.4 Reaktion
4.3.4 Statische Semantik
4.4 Spracherweiterungen
4.4.1 Numerische Signalwerte
4.4.1.1 Abbildung auf die Basis-KNS
4.4.2 Disjunktionen
4.4.2.1 Abbildung auf die Basis-KNS
4.4.3 Konjunktionen im Trigger
4.4.3.1 Abbildung auf die Basis-KNS
4.4.4 Reihung von Triggern
4.4.4.1 Abbildung auf Basis KNS
4.4.5 Beschreibung gleichartiger Anforderungen
4.5 Formales Modell
4.5.1 Repräsentation durch PDDL
4.5.2 Repräsentation durch TQEs und Chronicles
4.5.2.1 Negation
4.5.2.2 Ausschluss von Effekten
4.5.2.3 Aktionen
4.6 Übersetzungsvorgang
4.6.1 Erzeugung der Aktionen aus den Eingabesignalen
4.6.2 Bedingte Effekte aus Anforderungen
4.6.3 Zuordnung zu Aktionen
4.6.4 Übersetzungsmuster
4.6.4.1 Bedingungen vor dem Auslöser
4.6.4.2 Bedingungen nach dem Auslöser
4.6.4.3 Reaktionen
4.7 Testauswahlkriterien
4.7.1 Positivtests
4.7.2 Negativtests
4.7.3 Zusammenhang zu anderen Testauswahlkriterien
4.8 Testfallgenerierung
4.8.1 POCL Planungsalgorithmus mit Zeitbedingungen
4.8.2 Beispiel
4.8.3 Erklärung der Testfälle
4.8.4 Heuristiken für die Suche
4.8.4.1 Heuristik für die Unterstützerauswahl
4.8.4.2 Heuristik für offene Bedingungen
4.8.4.3 Heuristiken für Konfrontation
4.8.5 Temporales Netzwerk
4.8.6 Nicht deterministisches Zeitverhalten
4.8.7 Nicht erreichbare Suchziele
4.8.8 Testfälle für verlinkte Anforderungen
4.9 Ausführen und Bewerten der Testfälle
4.10 Alternatives Lösungskonzept
4.10.1 Beispiel
4.10.2 Evaluierung
5 Realisierung und Evaluierung
5.1 Prototypische Implementierung
5.1.1 Spezifikationseditor
5.1.2 Implementierungsdetails
5.2 Fallstudie Türsteuergerät
5.2.1 KNS Spezifikation
5.2.1.1 Türschloss
5.2.1.2 Sitzeinstellungen
5.2.1.3 Fensteröffner
5.2.1.4 Benutzermanagement
5.2.1.5 Weitere Funktionen
5.2.2 Evaluation der Testfallgenerierung
5.2.2.1 Positivtests
5.2.2.2 Negativtests
5.3 Fallstudie KFZ-Alarmsystem
5.4 Fallstudie Hausalarmsystem
6 Zusammenfassung und Ausblick
6.1 Ausblick
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