基于实例迁移的跨项目软件缺陷预测

跨项目软件缺陷预测是解决项目初期缺陷预测缺乏数据集的有效途径,但是项目间的差异性降低了预测准确率。针对这一问题,研究提出了基于实例迁移的跨项目缺陷预测方法。该方法采用迁移学习和自适应增强技术,从其他项目数据集中提取并迁移转化出与目标数据集关联性高的训练数据集,训练出更有效的预测模型。使用PROMISE数据集进行了对比实验,结果表明所提出的新方法有效避免了单源单目标缺陷预测两极分化问题,获得了更高的预测准确率和查全率;在目标项目数据集不足的情况下,能达到甚至超过数据集充足时项目内缺陷预测的预测效果。     

基于流形学习的面向对象的软件缺陷预测模型

针对传统软件缺陷预测方法在预测面向对象的软件缺陷时存在的不足,提出一种基于流形学习的面向对象的软件缺陷预测模型。结合拉普拉斯特征映射法和分类方法,利用拉普拉斯特征映射法,对待预测的软件属性度量数据进行降维处理,得到其低维特征;利用分类算法,从低维特征数据中预测软件存在的缺陷。实验结果表明,该方法有效提高了面向对象的软件缺陷预测精度,也提高了算法的执行效率。     

一种半监督集成跨项目软件缺陷预测方法

软件缺陷预测方法可以在项目的开发初期,通过预先识别出所有可能含有缺陷的软件模块来优化测试资源的分配。早期的缺陷预测研究大多集中于同项目缺陷预测,但同项目缺陷预测需要充足的历史数据,而在实际应用中可能需要预测的项目的历史数据较为稀缺,或这个项目是一个全新项目。因此跨项目缺陷预测问题成为当前软件缺陷预测领域内的一个研究热点,其研究挑战在于源项目与目标项目数据集间存在的分布差异性以及数据集内存在的类不平衡问题。受到基于搜索的软件工程思想的启发,论文提出了一种基于搜索的半监督集成跨项目软件缺陷预测方法S³EL。该方法首先通过调整训练集中各类数据的分布比例,构建出多个朴素贝叶斯基分类器,随后利用具有全局搜索能力的遗传算法,基于少量已标记目标实例对上述基分类器进行集成,并构建出最终的缺陷预测模型。在Promise数据集及AEEEM数据集上和多个经典的跨项目缺陷预测方法（Burak过滤法、Peters过滤法、TCA+、CODEP及HYDRA）进行了对比。以F1值作为评测指标,结果表明在大部分情况下,S³EL方法可以取得最好的预测性能。     

静态软件缺陷预测方法研究

静态软件缺陷预测是软件工程数据挖掘领域中的一个研究热点.通过分析软件代码或开发过程,设计出与软件缺陷相关的度量元;随后,通过挖掘软件历史仓库来创建缺陷预测数据集,旨在构建出缺陷预测模型,以预测出被测项目内的潜在缺陷程序模块,最终达到优化测试资源分配和提高软件产品质量的目的.对近些年来国内外学者在该研究领域取得的成果进行了系统的总结.首先,给出了研究框架并识别出了影响缺陷预测性能的3个重要影响因素:度量元的设定、缺陷预测模型的构建方法和缺陷预测数据集的相关问题;接着,依次总结了这3个影响因素的已有研究成果;随后,总结了一类特殊的软件缺陷预测问题(即,基于代码修改的缺陷预测)的已有研究工作;最后,对未来研究可能面临的挑战进行了展望.     

基于特征选择和TrAdaBoost的跨项目缺陷预测方法

跨项目软件缺陷预测可以解决预测项目中训练数据较少的问题,然而源项目和目标项目通常会有较大的数据分布差异,这降低了预测性能。针对该问题,提出了一种基于特征选择和TrAdaBoost的跨项目缺陷预测方法（CPDP-FSTr）。首先,在特征选择阶段,采用核主成分分析法（KPCA）删除源项目中的冗余数据;然后,根据源项目和目标项目的属性特征分布,按距离选出与目标项目分布最接近的候选源项目数据;最后,在实例迁移阶段,通过采用评估因子改进的TrAdaBoost方法,在源项目中找出与目标项目中少量有标签实例分布相近的实例,并建立缺陷预测模型。以F1作为评价指标,与基于特征聚类和TrAdaBoost的跨项目软件缺陷预测（FeCTrA）方法以及基于多核集成学习的跨项目软件缺陷预测（CMKEL）方法相比,CPDP-FSTr的预测性能在AEEEM数据集上分别提高了5.84%、105.42%,在NASA数据集上分别提高了5.25%、85.97%,且其两过程特征选择优于单一特征选择过程。实验结果表明,当源项目特征选择比例和目标项目有类标实例比例分别为60%、20%时,所提CPDP-FSTr能取得较好的预测性能。     

一种面向跨项目软件缺陷预测的特征过滤与实例迁移框架

在跨项目软件缺陷预测中,源项目与目标项目的特征关联度与实例分布差异性是影响预测模型性能的主要因素。本文从特征过滤与实例迁移2个角度出发,提出一种跨项目软件缺陷预测框架KCF-KMM(K-medoids Cluster Filtering- Kernel Mean Matching)。在特征过滤阶段,该方法基于K-medoids聚类算法来筛选特征子集,过滤与目标项目关联度低的特征。在实例迁移阶段,通过KMM算法计算源项目与目标项目实例间的分布差异度,以此分配每个训练实例的影响权重。最后,结合目标项目中少量有标注数据建立混合缺陷预测模型。为了验证KCF-KMM的有效性,本文从准确率和F1值的角度出发,分别与经典的跨项目软件缺陷预测方法TCA+、TNB和NNFilter相比,KCF-KMM的预测性能在Apache数据集上可以分别提升34.1%、0.8%、21.1%和14.4%、3.7%、10.6%。     

基于变分自编码器的异构缺陷预测特征表示方法

跨项目软件缺陷预测技术可以利用现有的已标注缺陷数据集对新的无标记项目进行预测,但需要两者之间具有相同的度量集合,难以用于实际开发.异构缺陷预测技术可以在具有异构度量集合的项目间进行缺陷预测,该技术引起了大量研究人员的关注.现有的异构缺陷预测技术利用朴素的或者传统机器学习方法为源项目和目标项目学习特征表示,所学习到的特征表示能力很弱且缺陷预测性能很差.鉴于深度神经网络强大的特征抽取和表示能力,本文基于变分自编码器技术提出了一种面向异构缺陷预测的特征表示方法.该模型结合了变分自编码器和最大均值差异距离,能有效地学习源项目和目标项目的共性特征表示,基于该特征表示可以训练出有效的缺陷预测模型.在多组缺陷数据集上通过与传统跨项目缺陷预测方法及异构缺陷预测方法实验对比验证了所提方法的有效性.     

结合多元度量指标软件缺陷预测研究进展

软件缺陷预测可帮助开发人员提前预测缺陷程序,合理分配有限的测试资源。软件缺陷预测的准确度不仅依赖于预测方法的选择,更依赖于软件的度量指标。因此,结合多元度量指标进行软件缺陷预测已成为当前的研究热点。从度量指标出发,对传统度量指标、多元度量指标以及结合多元度量指标的缺陷预测的研究进展进行了系统介绍。主要工作包含：介绍了传统的代码和过程度量指标、基于传统度量指标的软件缺陷预测模型以及影响数据质量的因素;阐述了语义结构度量指标;分析列举了当前用于软件缺陷预测的评价指标;结合预测粒度、传统度量指标、语义结构度量指标、跨项目软件缺陷预测对多元度量指标软件缺陷预测未来的研究趋势进行了展望。     

软件缺陷预测技术研究进展

随着软件规模的扩大和复杂度的不断提高,软件的质量问题成为关注的焦点,软件缺陷是软件质量的对立面,威胁着软件质量,如何在软件开发的早期挖掘出缺陷模块成为一个亟需解决的问题.软件缺陷预测通过挖掘软件历史仓库,设计出与缺陷相关的内在度量元,然后借助机器学习等方法来提前发现与锁定缺陷模块,从而合理地分配有限的资源.因此,软件缺陷预测是软件质量保证的重要途径之一,近年来已成为软件工程中一个非常重要的研究课题.汇总近8年（2010年~2017年）国内外的缺陷预测技术的研究成果,并以缺陷预测的形式为主线进行分析,首先介绍了软件缺陷预测模型的框架;然后从软件缺陷数据集、构建模型的方法及评价指标这3个方面对已有的研究工作进行分类归纳和比较;最后探讨了软件缺陷预测的未来可能的研究方向、机遇和挑战.     

基于超欧式距离近邻传播的软件缺陷预测方法

为了进一步提高无标识软件缺陷数据预测的精度,提出了一种基于超欧式距离近邻传播的软件缺陷预测方法。在近邻传播算法中引入密度思想,定义了密度因子和超欧式距离测度概念,设计了密度敏感相似度度量元（即密集度量元）,解决了传统近邻传播算法采用欧式距离表示数据相似度,难以有效处理复杂结构数据的不足。该方法应用于无标识软件缺陷数据的预测,并通过三组航空航天软件数据,仿真验证了该方法的有效性,提高了无标识软件缺陷数据预测的精度,为无标识软件缺陷预测提供了一种新的思路。     

Multi-task deep neural networks for just-in-time software defect prediction on mobile apps

With the development of smartphones, mobile applications play an irreplaceable role in our daily life, which characteristics often commit code changes to meet new requirements. This characteristic can introduce defects into the software. To provide immediate feedback to developers, previous researchers began to focus on just-in-time (JIT) software defect prediction techniques. JIT defect prediction aims to determine whether code commits will introduce defects into the software. It contains two scenarios, within-project JIT defect prediction and cross-project JIT defect prediction. Regardless of whether within-project JIT defect prediction or cross-project JIT defect prediction all need to have enough labeled data (within-project JIT defect prediction assumes that have plenty of labeled data from the same project, while cross-project JIT defect prediction assumes that have sufficient labeled data from source projects). However, in practice, both the source and target projects may only have limited labeled data. We propose the MTL-DNN method based on multi-task learning to solve this question. This method contains the data preprocessing layer, input layer, shared layers, task-specific layers, and output layer. Where the common features of multiple related tasks are learned by sharing layers, and the unique features of each task are learned by the task-specific layers. For verifying the effectiveness of the MTL-DNN approach, we evaluate our method on 15 Android mobile apps. The experimental results show that our method significantly outperforms the state-of-the-art single-task deep learning and classical machine learning methods. This result shows that the MTL-DNN method can effectively solve the problem of insufficient labeled training data for source and target projects.     

融合多策略特征筛选的跨项目软件缺陷预测

针对跨项目软件缺陷预测过程中,软件缺陷数据存在无关信息或数据冗余等问题,提出融合多策略特征筛选的跨项目软件缺陷预测（cross-project software defect prediction based on Multi-Policy Feature Filtering,MPFF）方法。采用多策略筛选方法与过采样方法进行数据预处理;使用代价敏感的域自适应方法进行分类,分类过程使用少量已标记目标项目数据改善项目间分布差异;在AEEEM、NASA MDP及SOFTLAB数据集上进行了不同度量下预测实验。实验结果表明,在同构度量下MPFF方法相比Burank filter、Peters filter、TCA+和TrAdaBoost方法预测效果最佳。     

A transfer cost-sensitive boosting approach for cross-project defect prediction

Software defect prediction has been regarded as one of the crucial tasks to improve software quality by effectively allocating valuable resources to fault-prone modules. It is necessary to have a sufficient set of historical data for building a predictor. Without a set of sufficient historical data within a company, cross-project defect prediction (CPDP) can be employed where data from other companies are used to build predictors. In such cases, a transfer learning technique, which extracts common knowledge from source projects and transfers it to a target project, can be used to enhance the prediction performance. There exists the class imbalance problem, which causes difficulties for the learner to predict defects. The main impacts of imbalanced data under cross-project settings have not been investigated in depth. We propose a transfer cost-sensitive boosting method that considers both knowledge transfer and class imbalance for CPDP when given a small amount of labeled target data. The proposed approach performs boosting that assigns weights to the training instances with consideration of both distributional characteristics and the class imbalance. Through comparative experiments with the transfer learning and the class imbalance learning techniques, we show that the proposed model provides significantly higher defect detection accuracy while retaining better overall performance. As a result, a combination of transfer learning and class imbalance learning is highly effective for improving the prediction performance under cross-project settings. The proposed approach will help to design an effective prediction model for CPDP. The improved defect prediction performance could help to direct software quality assurance activities and reduce costs. Consequently, the quality of software can be managed effectively.     

基于Box-Cox转换的集成跨项目软件缺陷预测方法

软件缺陷预测通过预先识别出被测项目内的潜在缺陷程序模块,可以优化测试资源的分配并提高软件产品的质量。论文对跨项目缺陷预测问题展开了深入研究,在源项目实例选择时,考虑了三种不同的实例相似度计算方法,并发现这些方法的缺陷预测结果存在多样性,因此提出了一种基于Box-Cox转换的集成跨项目软件缺陷预测方法BCEL,具体来说,首先基于不同的实例相似度计算方法,从候选集中选出不同的训练集,随后针对这些数据集,进行针对性的Box-Cox转化,并借助特定分类方法构造出不同的基分类器,最后将这三个基分类器进行有效集成。基于实际项目的数据集,验证了BCEL方法的有效性,并深入分析了BCEL方法内的影响因素对缺陷预测性能的影响。     

基于贝叶斯Logistic回归的软件缺陷预测研究

在软件开发初期及时识别出软件存在的缺陷,可以帮助项目管理团队及时优化开发测试资源分配,以便对可能含有缺陷的软件进行严格的质量保证活动,这对于软件的高质量交付有着重要的作用,因此,软件缺陷预测成为软件工程领域内一个研究热点。虽然人们已经使用多种机器学习算法建立了缺陷预测模型,但还没有对这些模型的贝叶斯方法进行研究。提出了无信息先验和信息先验的贝叶斯Logistic回归方法来建立缺陷预测模型,并对贝叶斯Logistic回归的优势以及先验信息在贝叶斯Logistic回归中的作用进行了研究。最后,在PROMISE数据集上与其他已有缺陷预测方法（LR、NB、RF、SVM）进行了比较研究,结果表明：贝叶斯Logistic回归方法可以取得很好的预测性能。     

基于特征迁移和实例迁移的跨项目缺陷预测方法

在实际软件开发中,需要进行缺陷预测的项目可能是一个新启动项目,或者这个项目的历史训练数据较为稀缺.一种解决方案是利用其他项目（即源项目）已搜集的训练数据来构建模型,并完成对当前项目（即目标项目）的预测.但不同项目的数据集间会存在较大的分布差异性.针对该问题,从特征迁移和实例迁移角度出发,提出了一种两阶段跨项目缺陷预测方法FeCTrA.具体来说,在特征迁移阶段,该方法借助聚类分析选出源项目与目标项目之间具有高分布相似度的特征;在实例迁移阶段,该方法基于TrAdaBoost方法,借助目标项目中的少量已标注实例,从源项目中选出与这些已标注实例分布相近的实例.为了验证FeCTrA方法的有效性,选择Relink数据集和AEEEM数据集作为评测对象,以F1作为评测指标.首先,FeCTrA方法的预测性能要优于仅考虑特征迁移阶段或实例迁移阶段的单阶段方法;其次,与经典的跨项目缺陷预测方法TCA+、Peters过滤法、Burak过滤法以及DCPDP法相比,FeCTrA方法的预测性能在Relink数据集上可以分别提升23%、7.2%、9.8%和38.2%,在AEEEM数据集上可以分别提升96.5%、108.5%、103.6%和107.9%;最后,分析了FeCTrA方法内的影响因素对预测性能的影响,从而为有效使用FeCTrA方法提供了指南.