程序设计试题的测试数据的语义化建模研究

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1、学校代码：1 0 2 5 5 学号：2 0 7 0 7 0 3 程序设计试题的测试数据的语义化建模研究 R E S E A R C HO NS E M A N T I CM O D E L I N G O F T E S TD A T A O F P R O G R A M M I N GP R O B L E M S 学科专业：计算机软件与理论 研究生：朱凯 导师：朱国进 二零一零年三月 一奄一夸，半二月 P 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文

2、不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： ! 末凯 日期： 乙汐c ，夕年弓月f E I 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 f 不保密q 。 学位论文作者

3、签名：华凯 日期：Z O lO 年；月1 日 指导教师签名： 日期：乃f 年弓月f E 1 点 t 二 程序设计试题的测试数据的语义化建模研究 程序设计试题的测试数据的语义化建模研究 摘要 随着程序设计竞赛领域内的许多研究，包括在线竞赛平台的开发 和竞赛选手训练辅助系统的研究等等，这样一些需求或设想被提了出 来，它们都希望机器可以自动化地处理程序设计试题的测试数据，包 括：自动化地检验一道题目的每组测试用例是否符合题目的描述，包 括格式是否正确或者数据是否在题目规定的范围内等等；自动化地检 验所有测试数据对各个输入变量的边界值覆盖情况，以考查测试数据 的完备性；辅助出题者生成逻辑结构较为复杂的

4、测试数据，并且保证 它们的正确性与一定的完备性，等等实现这些功能的前提是机器 能够理解测试数据的实质内容。 另一方面，在大多数程序设计试题中，测试数据都被要求以纯文 本的形式被输入；而且，这些纯文本并不代表简单的变量，而是代表 问题的背景故事中的一些事物以及它们的状态。不同题目的测试数据 可能表达不同的事物；即使它们表达相似或相同的事物，不同题目的 出题者也可能定义不同的格式来表达。因此，即使编写了程序让机器 来处理测试数据，对于不同题目的测试数据，程序也需要以不同逻辑 来处理。 为了使同一个程序可以处理不同的题目的测试数据，本文提出了 测试数据的概念模型和格式模型，对测试数据进行语义化的描述

5、。每 ； 程序设计试题的测试数据的语义化建模研究 道题目的测试数据概念模型描述了问题的背景中的各类事物的本体； 每道题目的测试数据格式模型描述了这些事物按照题目要求的纯文 本表达格式。出题者只要建立一道题目的测试数据概念模型和格式模 型，机器就可以理解每组测试用例表达的是怎样的事物。 虽然不同题目的测试数据的概念模型和格式模型会有所不同，但 是本文提出了这两个模型的元模型，每道题目的具体的概念和格式模 型都满足这个较高层次上的模型框架。通过这两个元模型，可以编写 一个单独的推理程序，以统一的方式理解并处理各道题目的测试数 据。 本文的研究成果可以作为面向程序设计试题的测试数据的各种研 究的基础

6、。 关键字：本体论，测试数据，格式模型，元模型 程序设计试题的测试数据的语义化建模研究 R E S E A R C Ho NS E M 睑N T I CM o D E L I N Go F T E S TD A T A 0 FP R O G RAM A N GP R o B L E M S A B S T R A C T W i t hm a n yr e s e a r c h e so np r o g r a m m i n gc o n t e s t ，i n c l u d i n gd e v e l o p i n go n l i n e - j u d g ep l a t

7、 f o r m s a n dc o n t e s t a n tt r a i n i n ga s s i s t a n ts y s t e m s ，s o m ei m a g i n a t i o n so rr e q u i r e m e n t so c c u r s ，w h i c hh o p e m a c h i n e sc a na u t o m a t i c a l l yh e l pt h ep r o c e s s i n go ft e s td a t ao fp r o g r a m m i n gp r o b l e m s

8、 ，i n c l u d i n g ： a u t o m a t i c a l l yv a l i d a t i n gw h e t h e re a c ht e s t c a s ei nap r o b l e mf i t si t sd e s c r i p t i o ni nf o r m a ta n dd a t a r a n g e ；a u t o m a t i c a l l yc h e c h i n gh o wt h eb o u n d a r yv a l u e so ft h ei n p u tv a r i a b l e sa

9、 r ec o v e r e db yt h e t e s td a t a ；a s s i s t i n gt og e n e r a t et e s t c a s e sw i t hc o m p l i c a t e dl o g i c a ls t r u c t u r ea n dg u a r a n t e et h e i r c o r r e c t n e s s ；e t c T h ef o u n d a t i o no fi m p l e m e n t i n gt h e s ef u n c t i o n a l i t i e

10、si st h a tt h em a c h i n eC a n u n d e r s t a n dt h ee s s e n t i a lc o n t e n to ft h ed a t a b a s e O nt h eo t h e rh a n d ，i nm a n yp r o g r a m m i n gp r o b l e m s ，t e s td a t ai sr e q u i r e dt ob ei n p u ti nf o r m o f p l a i nt e x t T h e s ep l a i nt e x t sd o n t

11、s t a n df o rs i m p l ev a r i a b l e s ，b u ts o m eo b j e c t sa n d t h e i rs t a t u si n t h eb a c k g r o u n ds t o r yo ft h ep r o b l e m T e s td a t ao fd i f f e r e n tp r o b l e m sd e s c r i b ed i f f e r e n to b j e c t s E v e nm e yd e s c r i b es a m eo fs i m i l a ro

12、 b j e c t s ，a u t h o r so fd i f f e r e n tp r o b l e m sm a yd e f i n ed i f f e r e n t f o r m a tt oe x p r e s st h eo b j e c t s ；T h u s t e s td a t af r o md i f f e r e n tp r o b l e m sn e e db ep r o c e s s e dw i m d i f f e r e n tl o g i c s T om a k eas i n g l ep r o g r a

13、mp r o c e s st e s td a t ao fd i f f e r e n tp r o b l e m s ，t h i st h e s i sp r o p o s e st h e c o n c e p tm o d e la n df o r m a tm o d e lo ft e s td a t a ，w h i c hd e s c r i b et e s td a t as e m a n t i c a l l y T h ec o n c e p t m o d e lo ft h et e s td a t ao fap r o b l e md

14、 e s c r i b e st h eo n t o l o g i e so ft h eo b j e c t si nt h eb a c k g r o u n ds t o r y ， w h i l et h ef o r m a td a t ad e s c r i b e st h ep l a i nt e x tf o r m a tt oe x p r e s st h e s eo b j e c t s O n c et h ea u t h o ro fa p r o b l e ms e t su pt h ec o n c e p tm o d e la

15、n df o r m a tm o d e l ，am a c h i n eC a nu n d e r s t a n dw h a tk i n do f o b j e c t se a c ht e s t c a s ee x p r e s s e s T h i st h e s i sp r o p o s e st h em e t a - m o d e l so ft h ec o n c e p tm o d e la n df o r m a tm o d e l ，w h i c hi sa h i g hl e v e ls t r u c t u r ef o

16、 l l o w e db yt h ec o n c e p tm o d e l sa n df o r m a tm o d e l so f e a c hs p e c i f i cp r o b l e m a l t h o u g ht h e ym a yd i f f e ri ne a c hp r o b l e m W i t ht h e s et w om e t a m o d e l s ，o n l yo n er e a s o n i n g p r o g r a m i sn e e d e d ，w h i c hC a np r o c e s st e s td a t ao f e a c hp r o b l e mi nau n i f o r mw a y T h ea c h i e v e m e n to ft h i st h e s i sC a nb et h ef o u n d a t i o no fr e s e a r c