[發(fā)明專利]一種基于基因表達(dá)式編程算法的軟件缺陷預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210536193.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN114968773A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖文輝;彭虎;韓雨鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 九江學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F11/36
• 分類號(hào): G06F11/36;G06N3/12
• 代理公司: 常州品益專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32401
• 代理人: 侯利娜

1.一種基于基因表達(dá)式編程算法的軟件缺陷預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括：

S1:定義初始化參數(shù)，將軟件歷史的數(shù)據(jù)集分成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測(cè)試數(shù)據(jù)集；

S2：令當(dāng)前目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)次數(shù)FEs＝0；

S3：隨機(jī)產(chǎn)生字符編碼的初始化種群P{X₁，X₂…X_NP}，其中X_i是1行G_size*(H+L)列的矩陣，其中矩陣中每一個(gè)基因的頭部取值范圍是函數(shù)符號(hào)集F和終止符號(hào)集T中的任意符號(hào)，而每一個(gè)基因的尾部取值范圍只能是終止符號(hào)集T中的符號(hào)；

S4：通過樹狀結(jié)構(gòu)對(duì)種群P中的所有個(gè)體X_i進(jìn)行編碼，由字符串轉(zhuǎn)變成表達(dá)式樹；

S5：通過中序遍歷對(duì)種群P中的所有個(gè)體X_i的表達(dá)式樹進(jìn)行解碼，表達(dá)出每個(gè)個(gè)體X_i所對(duì)應(yīng)的程序模型；

S6：計(jì)算每個(gè)個(gè)體X_i的適應(yīng)度值，通過輪盤賭選擇機(jī)制，從種群P中選擇出優(yōu)生個(gè)體X_i構(gòu)建成優(yōu)生種群P^*；

S7：將種群P替換成優(yōu)生種群P^*，執(zhí)行基于領(lǐng)域變異策略的基因表達(dá)式編程算法對(duì)種群P進(jìn)行演化計(jì)算，產(chǎn)生新種群P；

S8：重復(fù)S4至S7直至評(píng)價(jià)次數(shù)FEs達(dá)到MAX_FEs后結(jié)束，計(jì)算結(jié)束得到的最優(yōu)個(gè)體即為軟件缺陷預(yù)測(cè)的模型；

S9：通過測(cè)試集對(duì)模型進(jìn)行測(cè)試，得到最終預(yù)測(cè)模型，并將取到的實(shí)況軟件缺陷數(shù)據(jù)資料輸入到最終預(yù)測(cè)模型中進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：計(jì)算每個(gè)個(gè)體X_i的適應(yīng)度值f(X_i)時(shí)：將訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)輸入到個(gè)體X_i對(duì)應(yīng)的模型中，得到一個(gè)計(jì)算值y，如果計(jì)算值y大于或等于舍入閾值，則被分類為1，否則為0，其中軟件有缺陷被標(biāo)記為1，軟件無缺陷被標(biāo)記為0；

將預(yù)測(cè)結(jié)果和真實(shí)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，統(tǒng)計(jì)出真陰性(TN_i)、真陽(yáng)性(TP_i)、假陰性(FN_i)、假陽(yáng)性(FP_i)的數(shù)量；

計(jì)算適應(yīng)度值，適應(yīng)度值函數(shù)SSPN_i定義如下：

SSPN_i＝SN_i×SP_i×PPV_i×NPV_i

其中，SN_i、SP_i、PPV_i、NPV_i分別為敏感性、特異性、陽(yáng)性識(shí)別值、陰性識(shí)別值，定義公式如下：

評(píng)估次數(shù)Fes＝Fes+1，轉(zhuǎn)到S7。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：每個(gè)個(gè)體X_i被選中的概率P_i計(jì)算公式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：對(duì)種群P進(jìn)行演化計(jì)算時(shí)：

計(jì)數(shù)器i＝1，其中i表示當(dāng)前個(gè)體下標(biāo)；

如果i大于種群數(shù)NP，則轉(zhuǎn)到步驟10.6，否則執(zhí)行以下步驟；

令j為當(dāng)前領(lǐng)域內(nèi)個(gè)體的下標(biāo)，取值范圍為[i-k，i+k]，如果j等于0，則令j等于NP，如果j＜1或者j＞NP，則用以下公式對(duì)j進(jìn)行取值：

j＝(j+NP)％NP

從當(dāng)前領(lǐng)域K_i中隨機(jī)選擇一個(gè)個(gè)體X_i；

通過變異概率P_m選擇出變異的基因位；

如果變異的基因位是頭部，則從函數(shù)符號(hào)集F或終止符號(hào)集T中隨機(jī)選擇一個(gè)符號(hào)將之替換，如果是尾部，則只從終止符號(hào)集T中選擇；

依據(jù)各遺傳操作的概率，依次進(jìn)行以下操作：插串，包括非根插串、根插串和基因變換；重組，包括單點(diǎn)重組、兩點(diǎn)重組和基因重組。