With the aggrandizement scale of software system, the number of test cases has grown explosively. Test case prioritization (TCP) has been widely used in software testing to effectively improve testing efficiency. However, traditional TCP methods are mostly based on software code and they are difficult to apply to model-based testing. Moreover, existing model-based TCP techniques often do not take the likely distribution of faults into consideration, yet software faults are not often equally distributed in the system, and test cases that cover more fault prone modules are more likely to reveal faults so that they should be run with a higher priority. Therefore, in this paper, we provide a TCP approach based on Hidden Markov Model (HMM), to detect faults as earlier as possible and reduce the cost of modification. This approach consists of the following main parts: (1) transforming the Unified Modeling Language (UML) sequence diagram to HMM; (2) estimating the fault urgency according to fault priority and probability; (3) estimating the fault severity by analyzing the weight of the state in the HMM; (4) generating test case priority from fault urgency and fault severity, then prioritizing test case. The proposed approach is implemented on unmanned aerial vehicles (UAV) flight control system to perform TCP. The experimental results show that our proposed TCP approach can effectively enhance the probability of earlier fault detection and improve the efficiency and stability as compared to other prioritization techniques, such as original prioritization, random prioritization, additional prioritization and EPS-UML.

中文翻译：

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一种基于模型的基于故障紧急度和严重度的测试用例优先级排序方法

随着软件系统规模的扩大，测试用例的数量呈爆炸式增长。测试用例优先级（TCP）在软件测试中得到了广泛的应用，有效地提高了测试效率。然而，传统的 TCP 方法大多基于软件代码，难以应用于基于模型的测试。此外，现有的基于模型的 TCP 技术通常不会考虑故障的可能分布，但软件故障在系统中的分布通常并不均匀，覆盖更多易出错模块的测试用例更有可能揭示故障，以便它们应该以更高的优先级运行。因此，在本文中，我们提供了一种基于隐马尔可夫模型（HMM）的 TCP 方法，以尽早发现故障并降低修改成本。该方法包括以下主要部分：（1）将统一建模语言（UML）序列图转换为HMM；(2)根据故障优先级和概率估计故障紧急程度；(3) 通过分析 HMM 中状态的权重来估计故障严重程度；(4) 根据故障紧急程度和故障严重程度生成测试用例优先级，然后确定测试用例的优先级。所提出的方法在无人机 (UAV) 飞行控制系统上实施以执行 TCP。实验结果表明，与原始优先级、随机优先级、附加优先级和EPS-UML等其他优先级技术相比，我们提出的TCP方法可以有效提高早期故障检测的概率，提高效率和稳定性。(1)将统一建模语言(UML)序列图转换为HMM；(2)根据故障优先级和概率估计故障紧急程度；(3) 通过分析 HMM 中状态的权重来估计故障严重程度；(4) 根据故障紧急程度和故障严重程度生成测试用例优先级，然后确定测试用例的优先级。所提出的方法在无人机 (UAV) 飞行控制系统上实施以执行 TCP。实验结果表明，与原始优先级、随机优先级、附加优先级和EPS-UML等其他优先级技术相比，我们提出的TCP方法可以有效提高早期故障检测的概率，提高效率和稳定性。(1)将统一建模语言(UML)序列图转换为HMM；(2)根据故障优先级和概率估计故障紧急程度；(3) 通过分析 HMM 中状态的权重来估计故障严重程度；(4) 根据故障紧急程度和故障严重程度生成测试用例优先级，然后确定测试用例的优先级。所提出的方法在无人机 (UAV) 飞行控制系统上实施以执行 TCP。实验结果表明，与原始优先级、随机优先级、附加优先级和EPS-UML等其他优先级技术相比，我们提出的TCP方法可以有效提高早期故障检测的概率，提高效率和稳定性。(2)根据故障优先级和概率估计故障紧急程度；(3) 通过分析 HMM 中状态的权重来估计故障严重程度；(4) 根据故障紧急程度和故障严重程度生成测试用例优先级，然后确定测试用例的优先级。所提出的方法在无人机 (UAV) 飞行控制系统上实施以执行 TCP。实验结果表明，与原始优先级、随机优先级、附加优先级和EPS-UML等其他优先级技术相比，我们提出的TCP方法可以有效提高早期故障检测的概率，提高效率和稳定性。(2)根据故障优先级和概率估计故障紧急程度；(3) 通过分析 HMM 中状态的权重来估计故障严重程度；(4) 根据故障紧急程度和故障严重程度生成测试用例优先级，然后确定测试用例的优先级。所提出的方法在无人机 (UAV) 飞行控制系统上实施以执行 TCP。实验结果表明，与原始优先级、随机优先级、附加优先级和EPS-UML等其他优先级技术相比，我们提出的TCP方法可以有效提高早期故障检测的概率，提高效率和稳定性。(4) 根据故障紧急程度和故障严重程度生成测试用例优先级，然后确定测试用例的优先级。所提出的方法在无人机 (UAV) 飞行控制系统上实施以执行 TCP。实验结果表明，与原始优先级、随机优先级、附加优先级和EPS-UML等其他优先级技术相比，我们提出的TCP方法可以有效提高早期故障检测的概率，提高效率和稳定性。(4) 根据故障紧急程度和故障严重程度生成测试用例优先级，然后确定测试用例的优先级。所提出的方法在无人机 (UAV) 飞行控制系统上实施以执行 TCP。实验结果表明，与原始优先级、随机优先级、附加优先级和EPS-UML等其他优先级技术相比，我们提出的TCP方法可以有效提高早期故障检测的概率，提高效率和稳定性。