测试算法（共10篇）
测试算法 篇1
摘要：为解决同步时序电路的测试难题,提高时序电路测试生成效率,进行了时序电路测试生成算法的研究,将粒子群优化算法应用在时序电路的测试生成中。为验证PSO算法性能,首先将其用于函数优化,能获得较好的优化结果。之后建立自动测试生成离散粒子群速度—位置模型,针对国际标准时序电路的验证结果表明,与同类算法相比,该算法可以获得较高的故障覆盖率和较小的测试矢量集。
关键词：PSO算法,函数优化,惯性权重模型,自动测试生成
0引言
美国的Kennedy博士和Eberhart博士受鸟群觅食行为的启发,于1995年提出了粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)[1]。同遗传算法和蚁群算法等大多数进化计算方法一样,PSO也是一种基于群体的优化方法。但是并没有遗传算法的交叉以及变异操作,只是粒子在解空间追随最优的粒子进行搜索。PSO算法效率高,容易实现;同时又有着深刻的智能背景,既适合科学研究,又特别适合工程应用。但在应用中需要选择合适的参数、合适的模型,才能获得更好的优化结果。
1PSO算法介绍
PSO中,每个优化问题的潜在解都可以想象成D维搜索空间中的一个点,称之为“粒子”(Particle)。粒子在搜寻空间中以一定的速度飞行,这个速度根据它本身的飞行经验和同伴的飞行经验动态调整。所有的粒子都有一个由被优化的函数决定的适应值,并且知道自己到目前为止发现的最好位置(Particle best,pbest)、现在的位置以及整个群体中所有粒子发现的最好位置(gbest)(gbest是在pbest中的最好值)。然后粒子们就追随当前的最优粒子在解空间中搜索。
PSO算法的数学描述:在一个D维的目标搜索空间中,由m个粒子组成一个种群S=(X1,X2,…,Xm),其中第i个粒子表示为一个D维向量Xi=(Xi1,Xi2,…,XiD),i=1,2,…,n。将Xi代入一个与求解问题相关的目标函数就可以计算出其适应值f(Xi),根据适应值的大小衡量Xi的优劣。第i个粒子的飞行速度也是一个D维的向量,记为Vi=(Vi1,Vi2,…,ViD)。记第i个粒子迄今为止自身搜索到的最优位置(即为pbest)为Pi=(Pi1,Pi2,…,PiD)。整个粒子群迄今为止搜索到的最优位置(即为gbest)为Pg=(Pg1,Pg2,…,PgD),g为最好粒子的标号,g∈{1,2,…,m}。
美国的Shi与Eberhart研究发现[2],在考虑实际优化问题时,往往希望先采用全局搜索,使搜索空间快速收敛于某一区域,然后采用局部精细搜索以获得高精度的解。因此,在Vi前乘以惯性权重因子w,并称其为惯性权重模型。w较大则算法具有较强的全局搜索能力,w较小则算法倾向于局部搜索。给出的速度和位置公式为:
式中,i=1,2…,m,m为该群体中粒子的总数;Vidk为第k次迭代粒子i飞行速度矢量的第d维分量;Xidk为第k次迭代粒子i位置矢量的第d维分量;Pid为粒子i个体最好位置pbest的第d维分量;Pgd为群体最好位置gbest的第d维分量;c1,c2为学习因子;r1、r2为随机函数,产生[0,1]的随机数。
粒子i通过式(2)计算新位置的坐标,通过式(1)和式(2),粒子i决定下一步的运动位置。
2PSO算法的实现步骤
PSO算法是一种全局优化算法,具体的实现步骤为如下:
① 初始化:对种群中的每个粒子i(i=1,2,…,m )的每一维j (j=1,2,…,d),随机初始化位置和速度,计算适应值,并以此初始化pbest和gbest;
② 循坏迭代:根据后面给出的式(3)和式(4)更新速度和位置;更新个体极值的位置和适应值;得到pbest和gbest;
③ 判终止条件:粒子群迄今为止的搜索到的最优位置是否满足预定最小适应阀值,满足,则输出结果,结束迭代。不满足,执行步骤②;迭代次数是否已达到了设定的最大迭代次数,达到,则结束,否则执行步骤②。
3PSO算法在函数优化中的应用实现
许多实际的工程问题本质上是函数优化问题或可转换为函数优化问题进行求解,通过对PSO算法的研究可以发现,应用PSO解决优化问题有2个重要步骤:问题解的编码和适应性函数的选择。
3.1算法设计
为了便于比较PSO算法性能,测试函数采用De Jong f2函数:
式中,-2.048≤X1≤2.048,-2.048≤X2≤2.048。该函数属于连续、非凸且低次的二元四次方程式,是典型的优选特性测试函数,难以进行全局极小化。
De Jong’s f2函数是一个二维的问题,所以D=2;每个粒子的活动范围为(-2.048,2.048),所以Xmax=2.048。
采用PSO算法的惯性权重模型来对该函数进行优化,根据PSO算法实数编码的特性,将问题的解直接用实数编码为(X1,X2),将f2函数定义为适应度函数,然后按照PSO算法的步骤进行求解。
3.2实验结果
PSO参数包括:最大迭代次数N,惯性因子w,学习因子c1和c2,种群规模m,速度范围Vmax等,下面通过不断地改变各参数来获取最佳参数值。
因为最大迭代次数容易设置,修改方便,考虑到运行时间的关系,取迭代次数N=300。
3.2.1 改变惯性因子w的实验
较大的w有利于跳出局部极小点,而较小的w有利于算法收敛。
设种群规模m=20,Vmax=Xmax,学习因子c1=c2=2.0,惯性因子w=0.9,截止精度为10-6,迭代次数取300,改变w的值统计失败次数,实验得到当w取0.9时,失败次数最小。
3.2.2 改变学习因子c1和c2的实验
学习因子c1,c2是调整粒子自身经验与社会(群体)经验在其运动中所起的作用的权重。如果c1=0,则粒子没有自身经验,只有“社会经验”,它的收敛速度可能较快,但在处理较复杂的问题时,容易陷入局部最优点。如果c2=0,则粒子没有群体共享信息,只有“自身经验”,因为个体间没有交互,一个规模为m的群体等价于运行了m个单个微粒,因而得到解的几率非常小。
下面通过改变c1和c2来求得合适的值。
c1不变,c2变化的实验:根据前面的参数分析,选最大迭代次数N=300,种群规模m=20,w=0.9,Vmax=Xmax,取c1=2.0。统计不同学习因子下运行1 000次的结果,当c2较小时,粒子寻优的失败次数较大,当逐渐增加至2.0时,失败次数最小,但c2继续增大时,又出现了失败次数略微增大的趋势。
c2不变,c1变化的实验:当c2=2.0时,平均迭代次数随c1的增大而减少,证实:如果c1很小,说明粒子的自身经验占次要部分,而社会经验占主要部分,这样粒子的收敛速度较快,得到平均迭代次数较小。
进一步的实验得到,当c1=c2=1.8时,最小迭代次数、平均迭代次数以及失败次数均最佳。故取c1=c2=1.8。
3.2.3 改变种群规模m的实验
种群规模是一个对粒子寻优性能有较大影响的参数,种群规模越大,失败次数越小,平均迭代次数也越小。但随着种群规模m的增加,粒子寻优所花的总时间、耗费内存也增加,也就是说不能无限地增加种群规模m。
取最大迭代次数N=300,Vmax=Xmax,w=0.9,c1=c2=1.8,截止精度为10-6,不断地改变种群规模m。实验表明,粒子的失败次数和平均迭代次数都随种群规模的增加而减小,到m=30时,粒子失败次数的变化幅度明显减小,粒子的平均迭代次数大小也较适中,故选定m=30。
3.2.4 速度系数r选择实验
在前面实验中都是取Vmax=Xmax,即r=1.0,但速度系数r为多少,结果才最优。实验结果如下:当速度系数r不断地增大时,粒子寻优的失败次数和最小迭代次数并没有明显改变,但平均迭代次数有明显的上升趋势。当r=0.8时,粒子的平均迭代次数较为适中,失败次数和最小迭代次数也相对较小,而且不会因为速度范围太小而陷入局部最优。故综合各方面因素,取速度系数r=0.8。
3.2.5 仿真实验结果
综上所述,当取截至精度为10-6时,最佳参数为最大迭代次数N=300,惯性因子=0.9,学习因子c1=c2=1.8,种群规模m=30,速度系数r=0.8,即速度范围Vmax=0.8*Xmax,对De Jong’s f2函数优化的结果:最小迭代次数平均约为24.8,平均迭代次数约为73.85。
4基于粒子群算法的时序电路测试生成
在PSO应用在函数优化得到较好结果的基础上,本文研究离散型PSO算法在时序电路测试生成中的应用。通过采用基于模拟的测试生成方法,将固定故障模型作为研究的对象,利用PSO算法的记忆功能可以处理时序电路中时帧的前后关系,而其个体间的相互合作与竞争特性,可以体现在电路的内部结构、故障检测上。其并行优化特性有利于快速高效地实现测试生成。
4.1自动测试生成粒子群模型
根据时序电路的特点,其前一时帧的矢量输入会对后时帧的输入产生影响,本文利用PSO算法的记忆功能,将历史最佳测试矢量和当前最佳测试矢量记录下来,通过跟踪这2个极值生成后续测试矢量。将测试矢量序列定义为粒子群个体的位置,而将电路故障定义为粒子所要追寻的目标。通过对二进制串中各位进行调整可使其接近或偏离某个测试矢量,因此可将速度定义为每一次迭代中二进制位翻转的概率参数。
在本文中,PSO算法的速度更新公式重新定义如式(3):
式中,pbesti=(pbesti1,pbesti2,…,pbestid);gbesti=(gbesti1,gbesti2,…,gbestid);vi=(vi1,vi2,…,vid);vundefined为第k时帧第i个粒子检测到的故障数,其数值不加限制;pbesti为第k时帧第i个粒子本身所找到的最好解;gbesti为第k时帧整个种群目前找到的最好解;当pbesti和xundefined相同时c1=1,否则c1=-1;当gbesti和xundefined相同时c2=1,否则c2=-1;根据多次实验,当w=0.5,r1=0.3,r2=0.2时,测试生成的总体性能最好。
PSO算法位置更新公式重新定义如式(4):
式中,经过多次实验,取α=min(2,剩余的未检测故障数)。
算法描述如下:假设有M个粒子,将粒子位置作为待测测试矢量加入电路作故障模拟,根据式(3)和式(4)重新调整粒子群的位置,经过多次迭代,直到检测不到故障或迭代次数终止为止,才将得到的最佳测试矢量加入测试集,将检测到的故障数作为衡量该矢量的目标函数,更新速度公式。对粒子群所有个体重复以上操作,直到检测完所有故障或不能再检测到故障为止。
4.2实验结果
本算法实验仿真的对象选用国际标准时序电路ISCAS’89,算法运行平台为Sun Blade 2000/512M RAM,Linux操作系统。表1给出了基于PSO算法的部分测试生成结果。其中包括各标准电路的总故障数,生成器检测到的故障数和测试矢量长度。并将典型的基于GA的测试生成器[4]—GATEST所得的结果列在表中,且给出了PSO算法相对于GA的故障覆盖率提高幅度。
表1中,Det为检测到的故障数;Vec为测试矢量集长度。标为黑体的数值为检测到的最高故障数。从表1看出,与基于GA的测试生成结果比较,基于PSO算法的故障覆盖率普遍优于基于GA的,电路的提高幅度见表1;测试矢量长度方面,由于故障覆盖率不相等,所以不便直接比较,但在故障覆盖率较高或相等的情况下,PSO算法得到的结果中很多电路矢量集长度更短,例如s298、s641和s713等。
5结束语
主要研究PSO算法在函数优化及时序电路测试生成中的应用。算法首先选用了惯性权重模型对De Jong’s f2函数进行优化,在仿真实验中,通过不断地改变PSO算法参数,包括惯性因子、学习因子c1和c2、种群数目w和速度系数r等来观察参数的改变对函数优化性能的影响,从而获得最佳参数的PSO算法。本文进行的基于离散PSO算法的时序电路的测试生成研究结果表明,通过将粒子之间的协作和竞争特性应用在时序电路的测试生成上,算法得到的故障覆盖率比基于GA的要好,而且不少电路的矢量集缩小了,证明这种并行算法用于组合优化是有效的。
参考文献
[1]KENNEDY J,EBERHART R C.Particle Swarm Optimization[J].Proc.IEEE Int.Conf.Neural Networks[C].Piscataway,NJ:IEEE Press,1995,1942-1948.
[2]KENNEDY J,EBERHART R C,SHI Y.Swarm Intelligence[M].San Francisco:Morgan Kaufmann Publishers,2001.
[3]黄岚,王康平.粒子群优化算法求解旅行商问题[J].吉林大学学报(理学版),2003,10(4):477-480.
[4]RUDNICK E M,PATEL J H,GREENSTEIN G S,et al.Sequential Circuit Test Generation in a Genetic Algorithm Framework[R].Proc.Design Automation Conf,1994:698-704.
测试算法 篇2
随着集成电路制造工艺的不断进步，半导体芯片的发展趋于高密度、高速度、高复杂度，给测试带来了极大的挑战。存储器是集成电路产品中的一个主要门类，主要用来存放数据、指令、程序等信息。存储器的测试一方面可用于判断产品质量是否合格，另一方面通过测试获得一些数据用于改进工艺。
目前存储器的基本测试方法已经比较成熟，主要有存储器直接存取测试、存储器的宏测试、存储器内建自测试三种，各有利弊。存储器直接存取测试是利用自动测试设备来进行测试，自动测试设备的性能和测试成本使得直接存取测试方式对大容量的存储器并不合适。存储器的宏测试将存储器作为一个宏模块，利用电路内部的扫描路径生成宏模块的测试向量，再通过自动测试设备在电路外部施加测试矢量，对于较大的存储器，宏测试向量的数据量较大，测试需要较长时间。存储器内建自测试是在存储器外围产生一整套控制电路，实现芯片内置存储器测试模式的自动产生及测试结果的自动判别，这种方法增加芯片的面积，但是具有自动化程度高、测试质量高、测试成本低、测试时间短等优势。
对于存储器来说，最主要的测试是读写逻辑功能测试，以检测存储单元的故障，包括由于坏的金属连接、坏的元件、芯片逻辑错误等原因引起的功能故障。这些故障通常被简化为几个较为成熟的故障模型，通过不同的测试图形算法来检测故障。本文以存储器的测试图形为切入点，先简单介绍存储器简化的故障模型，然后介绍常用的存储器测试图形算法以及一些新近提出的改进存储器测试图形算法，对其进行比较，并对将来存储器测试图形的发展进行预期。常用的存储器测试图形算法
对于存储器的功能测试，算法有很多种，分别针对不同的存储器故障模型，包括固定故障、转换故障、耦合故障、图形敏感故障、寻址故障、数据保留故障等。一个高效率的测试算法，需要用尽可能少的测试图形和尽可能短的测试时间检测到尽可能多的故障。从理论上说，存在覆盖所有故障的测试算法，但是实际上由于时间复杂度的原因无法实现。假设用N 表示一个存储器的地址数，那么测试图形的复杂度可以用N来表示。
对于较大容量的存储器来说，N3/2图形和N2图形的测试时间在实际测试中是无法承受的。在实际测试中最常用的算法主要有全“0”/全“1”图形，奇偶校验板图形和齐步“1”/“0”图形。这三种图形均为N图形。
1、全“0”/全“1”图形
将全部存储单元按顺序写0、读0、写1、读1，测试图形序列长度为4 N，可用于检测存储器的固定故障。
2、奇偶校验板图形
奇偶校验板图形也称棋盘图形，向存储单元矩阵写入的数据图形是根据存储单元选址地址码的奇偶性而定的，如果存储单元的行地址码和列地址码中有偶数个1，其奇偶性为0，则在该存储单元中写“0”，反之写“1”。根据算法写入背景图形，然后逐位读出并检测结果的正确性，再以反码图形重复上述测试过程，测试图形序列长度为4 N。奇偶校验板图形可用于检测存储器的固定故障、地址译码故障，以及相邻位的短路故障。
3、齐步图形
齐步图形算法也称March算法，是对存储器的每个单元依次进行检验的一种方法，从第一个存储单元开始，逐一对每个单元进行取反和检验，直到最后一个单元检测结束才完成一遍扫描。齐步算法的流程如图2所示，W0、W1、R0、R1分别表示写“0”、写“1”、读“0”、读“1”。具体流程为：首先背景图形写全“0”，从低地址开始沿增址方向顺序读“0”、写“1”(R0W1)，一直到最高地址。然后从最高地址开始沿减地址方向顺序读“1”、写“0”(R1W0)，测试图形序列长度为5 N。齐步图形可用于检测全部的固定故障、地址译码故障和转换故障。
4、其他测试图形
以上三种测试图形均为N 型测试图形，其共同特点是测试时间短，但覆盖的故障比较有限。相较而言，齐步算法的效率最高。除此之外，还有很多复杂度更高的图形，比如乒乓算法、蝶形算法等。乒乓算法的故障覆盖率很高，能够有效地检测出固定故障、转换故障、耦合故障和部分图形敏感故障，其测试图形序列长度为4 N2+2 N，属于N2型测试图形。蝶形算法同样具有很高的故障覆盖率，能够有效地检测出固定故障、地址解码故障和图形敏感故障，属于N3/2型测试图形。
这些高复杂度的测试图形都具有一个共同的弊端，时间复杂度太高，测试时间过长，虽然在理论中有很高的故障覆盖率，但在实际生产中很少使用。
因此，在近期关于存储器测试图形算法的研究中，提出了一些改进的N图形算法，跟经典的测试算法相比，在不大量增加测试时间的前提下，能够有效地提高故障覆盖率，在下一部分将详细进行介绍。改进的存储器测试图形算法
目前，国内外经典的March算法有MATS、MATS+、March A、March B、March C、March C-、March C+、March LR、March SR等。1979年Nairt提出的MATS算法对固定故障提供了最短的齐步测试;由MATS改进的MATS+算法能够检测地址解码故障及固定故障;1980年提出的March A、March B算法可用于测试部分连接故障;1991年，Van de Goor对Match C算法进行改进，提出了March C-算法，在获得同样的故障覆盖率的前提下降低了March C 算法的复杂度;March C+在March C的基础上增加了3 N 的复杂度，但同时提高了故障覆盖率。March C算法及其衍生算法现成为存储器测试的主流算法。本文将介绍三种较为新颖巧妙的改进算法。
1、棋盘型齐步算法
这种算法的基本构想是在齐步算法中使用棋盘格式，棋盘算法可以检测出固定故障和相邻单元的桥接故障，齐步图形算法可以覆盖全部的固定故障、地址译码故障和转换故障。将两种算法相结合，不仅可以实现两种算法本来的功能，由于读写特殊性，还可以检测一部分相邻图形敏感故障。
(1)所有存储单元写0。
(2)读A0单元(表示地址为0的单元)的“0”，再改写为“0”;读A1单元的“0”，再改写为“1”;读A2单元的“0”，再改写为“0”;读A3单元的“0”，再改写为“1”…直到An-1。此步执行完后，存储器被写为棋盘格式。
(3)读An-1单元的“l”，再改写为“0”;读An-2单元的“0”，再改写为“l”…直到A0。此步完成后，存储器被写为一个与步骤(2)结束后相反的棋盘格式。
经过改进的棋盘格齐步算法测试图形序列长度为5 N，跟齐步图形算法相比，测试时长没有增加，而故障覆盖率明显提高。
2、基于棋盘算法的改进
棋盘格图形算法中，对于每一个存储单元来说，只经过了从“0”到“1”的转换或者从“1”到“0”的转换，不能覆盖全部的转换故障。于是对棋盘算法进行了巧妙的改进，具体流程如下：
(1)写入反棋盘格图形;
(2)写入棋盘格图形;
(3)读棋盘格图形;
(4)写入反棋盘格图形;
(5)读反棋盘格图形。
该改进算法与棋盘格算法相比，测试图形序列长度增加了N，能够检测出全部的转换故障、地址解码故障、固定故障以及相邻单元的桥接故障，故障覆盖率有所提高。
3、March SSE算法
(1)所有存储单元写“0”;
(2)从低地址位递增到高地址位，对每个存储单元依次进行读“0”、写“0”、读“0”、写“1”、读“1”操作;
(3)从低地址位递增到高地址位，对每个存储单元依次进行读“1”、写“1”、读“1”、写“0”、读“0”操作;
(4)从高地址位递减到低地址位，对每个存储单元依次进行读“0”、写“0”、读“0”、写“1”、读“1”操作;
(5)从高地址递位减到低地址位，对每个存储单元依次进行读“1”、写“1”、读“1”、写“0”、读“0”操作;
(6)所有的存储单元读“0”。其测试图形序列长度为22N，通过改进，除了能够覆盖固定故障、地址解码故障等静态故障意外，还能够覆盖全部的动态读破坏故障、动态读错误故障、动态干扰耦合故障和部分动态伪读破坏故障、动态伪读破坏耦合故障。在检测存储器动态故障的算法中，以较低的测试时间复杂度，获得了较高的故障覆盖率。存储器测试图形算法的应用
在目前的实际测试生产中，采用的都是存储器直接存取测试的方法，考虑到设备能力和测试效率的问题，通常使用的都是经典的O(N)型测试图形，仅包括全“0”/全“1”测试图形和奇偶校验板图形，对于大容量的存储器，由于设备测试图形存储容量的限制，仅采用奇偶校验板图形进行测试。这两种算法时间复杂度低，算法编写简单，且覆盖了出现频率较高的基本故障。结合测试图形自动发生器(Automatic Pattern Generator，APG)能够生成复杂度更高的测试图形，但又带来了可读性差、测试时间长、调试不便等问题，因而一些针对某些特殊故障的复杂测试图形更多地还停留在科研阶段。简单、高效、高故障覆盖率的测试图形算法是实际工业生产中追求的最终目标。
上一节提到的基于棋盘算法的改进方法，跟棋盘格算法比较，测试图形序列长度仅增加了N，覆盖了全部转换故障，测试图形的编写难度未增加。因此，在设备能力能够满足需求的条件下，在实际测试中采用该改进算法替换传统的棋盘格算法是很有价值的。
齐步法较目前使用的方法具有更高的故障覆盖率，测试图形的复杂度极少量的提高，测试图形编写难度也有所增加。棋盘型齐步算法结合了齐步法和棋盘法的特点，较齐步法有更高的故障覆盖率而未增加时间复杂度，在实际的测试生产中值得去尝试。结语
测试算法 篇3
(1. 集美大学 航海学院，福建 厦门 361021；2. 大连海事大学 航海学院，辽宁 大连 116026；3. 中国电信九江分公司，江西 九江 332000)
0 引 言
随着世界海运事业的发展，船舶数量越来越多，船舶朝大型化、高速化方向发展，船舶的航行安全显得越来越重要，这客观上推动着船舶导航与自动化驾驶技术的发展.船舶在海上航行受到风、浪和流的影响，故只有正确控制和使用船舵才能使船舶在各种外界影响下保持航向或者改变航向，从而保证船舶安全迅速地从出发地到达目的地.自动舵具有减少人力、节约燃料、降低机械磨损等功能.目前,船舶航向控制领域出现各类先进的控制算法.为设计满足不同指标要求及适应各种应用场合的航向智能控制算法，通过选择若干主流算法集成到船舶智能操控(Ship Intelligent Handling and Control, SIHC)仿真平台桌面系统进行性能测试.本文基于文献[1]和[2]实现的算法及文献[2]提出的控制算法评价方法，着重对该平台集成的两种航向控制算法进行初步的性能测试.
1 SIHC仿真平台简介
SIHC仿真平台是用于船舶航行自动化基础研究的仿真测试平台，其中的本船具有航向和航迹两种自动控制模式，能实现船舶自动避碰与航迹自动监控，可用于船舶智能避碰决策算法与智能控制算法测试.该平台实现以下创新点：智能目标船功能；先进的仿真技术；集成6自由度液压/电动平台；接入船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)交通流功能；标准电子海图平台.本文测试使用的是SIHC仿真平台的桌面系统，主要由1台主控台计算机、1台目标船服务器、4台本船计算机构成，本船集成有丹麦航海研究所(Denmark Marine Institute)开发的6自由度船模.
2 船舶航向控制算法原理
2.1 普通PID航向自动舵原理
6自由度船模自带有普通PID航向自动舵.基于其自带的船模参数，可以更好地确定PID的3个参数的初始值，从而达到较好的航向控制效果.普通PID航向自动舵结构及原理分别见图1和2.从图1可以看出，该自动舵实际上由一个传统的PID航向自动舵和一个滤波器组成.
图1 普通PID航向自动舵结构
图2 普通PID航向自动舵原理
普通PID航向自动舵控制规律的传递函数形式为
式中:U(s)为输出舵角；E(s)为输入航向偏差；K为舵增益；TI为积分时间常数；Td为反舵时间； 1/Tg为滤波频率；1/α为差异化系数.
2.2 模糊自整定PID航向自动舵原理
模糊自整定PID控制[1]运用模糊数学的基本原理和方法，把模糊控制规则的条件及其操作用模糊集表示，并把这些规则和有关信息作为知识存入计算机知识库中，然后根据控制系统的实际响应情况运用模糊推理，自动实现对PID参数的最佳调整[3].模糊自整定PID控制算法由模糊自整定PID控制器、限幅环节和被控对象等3个部分组成，其原理见图3.
图3 模糊自整定PID控制原理
模糊自整定PID控制算法在运行中不断检测误差e(t)=ψ(t)-ψr(t)和误差的变化率ec(t)=de(t)/dt，然后根据模糊规则(见表1～3)对PID的3个参数kp，ki，kd进行调整，以满足不同e和ec对控制参数的不同要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能.其中，ψ表示受控系统的航向角，ψr表示其设定值.
在船舶模糊自整定PID自动舵中，必须测量误差和误差的变化率即艏摇角速率ec.
在本设计中，作为输入的e和ec的论域为
e,ec={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}
作为输出的修正量Δkp,Δki,Δkd的论域为
Δkp，Δki，Δkd={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}
选取的输入、输出变量词集[4]为
e,ec,Δkp，Δki，Δkd={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}
词集中的元素依次分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中和正大.
表1 Δkp的模糊控制规则[5]
表2 Δki的模糊控制规则
表3 Δkd的模糊控制规则
根据工程技术人员的技术知识和实际操作经验，本设计中输入、输出变量的隶属度函数曲线NB部分均取降半正态分布曲线，PB部分均取升半正态分布曲线，NM,NS,ZO,PS和PM部分均取三角分布曲线[6],因此可以得出各模糊子集的隶属度.根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵表，查出修正量代入式(1)～(3)：
在整个系统运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和计算，完成对PID参数的在线自整定.
3 航向控制算法性能评判方法
3.1 航向跟踪评判方法
为使船舶自动舵具有航迹(线)自动保持能力，必然要求自动舵具有航向跟踪功能，即在给定航向因接近计划航向的转向点需要改变的情况下，自动舵具有自动跟踪航向变化的能力.[1]
根据定值自动控制系统的性能指标及经验，航向跟踪的性能指标主要由超调量、跟踪响应速度、操舵次数、最大舵值和振荡次数组成.为得到这5个指标的权值，针对航向跟踪进行问卷调查.问卷中通过两两比较的方式让被调查者在速度快、精度高、耗油少等3个因素中选择最看重的因素.共发出问卷68份，速度快、精度高和耗油少被选中的次数分别为62，79和11.
问卷调查中的3个因素与这5个性能指标的相关程度有很大的差异：速度快是跟踪响应速度指标的最大关联因素；精度高是超调量指标的最大关联因素；耗油少是操舵次数、最大舵值、振荡次数这3个指标的最大关联因素.因此，可以分别算出5个性能指标的相应权值：超调量指标权值w1为0.45；跟踪响应速度指标权值w2为0.36；操舵次数、最大舵值、振荡次数这3个指标的权值w3，w4，w5理论上应该均为0.06.但是这5个性能指标的权值和不为1.经研究发现振荡次数指标比操舵次数和最大舵值这两个指标相对更重要，故其权值理应比另外两个大.以此得到超调量、跟踪响应速度、操舵次数、最大舵值、振荡次数这5个指标的权值依次分别为0.45，0.36，0.06，0.06，0.07.根据对船上工作人员的问卷调查，自动舵改向的最佳状态是零超调、无振荡、操舵两次、舵向改变10°时的响应时间控制在300 s以内、最大舵值不超过10°.故得出改向时自动舵的5个性能指标的隶属函数[10-11]如下：
超调量的隶属函数
f(x)=e-x2(x≥0)
跟踪响应速度的隶属函数
操舵次数的隶属函数
最大舵值的隶属函数
振荡次数的隶属函数
f(x)=e-x2(x≥0)
3.2 航向保持评判算法
船舶自动舵的航向保持功能是在给定航向不变的情况下能确保船舶在外界环境干扰作用下具有保持既定航向的能力.航向保持的性能指标主要由保向精度和舵机能耗组成.航向保持的性能指标为
式中：J为总体性能指标值；N为采样个数；ψ0(n)为设定航向；ψ(n)为实际航向；δn为当前舵角.对航向保持的评判主要从航向偏差和能耗方面考虑，所以J值越小，控制算法的航向保持性能越好.
为得到保向精度指标和舵机能耗指标的权值λ1和λ2，对一些有经验的船舶驾驶人员和航海教学人员进行一次问卷调查.在发出的58份问卷中，减少航向偏差和减少舵机能耗被选中次数分别为43和15，由此可以得出λ1和λ2分别为0.74和0.26.
4 评判结果及分析
4.1 航向跟踪测试方案与评判结果
考虑到不同船型及不同环境等因素，测试方案选取3种不同船型船模，即散货船、集装箱船和油船，另外为周全考虑又选取一条较小船模(巡逻艇)，船模信息见表4.环境设置分为8个等级，风向为40°，波浪周期为5 s，波浪方向为220°，具体的风速与浪高对应关系见表5.测试过程考虑流的影响，流速设置为1 kn，流向为120°.
表4 测试方案船模基本信息
表5 测试方案环境设置
在同一海域设置本船1和本船2，测试过程中两条船采用同样的船模.设定船舶的初始速度为该船的服务速度，船舶初始航向为0°，船舶航行全过程中其车钟都在FULL挡位.船舶开始运行后本船1和本船2分别采用模糊自整定PID航向自动舵和普通PID航向自动舵进行改向60°的操作，当两船航向改到60°且稳定后，结束测试.利用平台设计的接口，提取两船的数据，然后利用MATLAB分别画出两船的实际航迹向曲线.图4和5分别为船模III在环境7下的两种自动舵的实际航向及舵角变化曲线，其中，实线和虚线分别为普通PID自动舵和模糊自整定PID自动舵控制下的变化曲线.
图4 航向变化曲线 图5 舵角变化曲线
再利用上述航向跟踪性能评判方法对每次实验数据进行处理，得到的评判结果见表6.
从表6可以明显看出，在不同环境下两种自动舵的控制性能基本接近，且稳定性都较好，但是在风浪等级较高的环境条件下亦或对于较小的船模，普通PID自动舵的性能稍好.同时可以看出，两种自动舵对不同船型的控制性能有明显差异(巡逻艇的控制效果最好，其次是集装箱船，对油船的控制性能最差)，这显示出两种自动舵对不同船型航向跟踪的适应性存在不足.
4.2 航向保持测试方案评判结果
航向保持测试方案的环境设置和船模选取与航向跟踪测试方案一致.在同一海域设置本船1和本船2，测试过程中两船采用同样的船模，设定船舶的初始速度为该船的服务速度，船舶的初始航向为60°，船舶航行全过程中其车钟都在FULL挡位.船舶开始运行后本船1和本船2分别采用模糊自整定PID和普通PID航向自动舵保向，当两船的航向都稳定在60°时，结束测试.根据第3.2节的航向保持评判算法，利用MATLAB对实验输出的船首向及舵角等数据进行处理，所得评判结果见表7.
表7 航向保持评判结果
由船模I和II的评判结果分析可知：在航向保持过程中本船1的总体性能指标值比本船2的小，即模糊自整定PID自动舵比普通PID自动舵有更好的航向保持性能.对于船模Ⅲ，普通PID自动舵的航向保持性能较好.由于船模IV较小，在风浪等级较高的环境下两种自动舵对其丧失航向保持能力.表7同时显示，模糊自整定PID自动舵对集装箱船的航向保持控制性能最好.
5 结束语
借助SIHC仿真平台开展船舶自动控制算法仿真及性能测试，利用MATLAB工具，分别从航向跟踪和航向保持两个方面对该平台集成的普通PID自动舵和模糊自整定PID自动舵的控制性能进行测试.从测试结果可知：在航向保持方面，就一般的船型而言，模糊自整定PID自动舵的性能优于普通PID自动舵；在航向跟踪方面，普通PID自动舵和模糊自整定PID自动舵的控制性能近乎一致；在某些环境下，普通PID自动舵对某些船型的控制性能会稍胜一筹，但对不同船型的适应性有待日后进一步优化.在航向控制评判算法方面，航向跟踪性能评判的隶属函数的临界值还有待于进一步细致优化，以更客观精准地分析比较不同船舶航向控制算法性能的优劣.
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两种区域内外测试算法的研究 篇4
奇-偶规则和非零环绕数规则比传统的扫描线算法更高效，在时间复杂度和空间复杂度上都有所减少。但是这两种方法还存在问题：对普通的多边形两种方法都适用，但是对复杂多边形来说奇-偶规则就不太适用;这两种方法，没有对特殊情况作出解决方法，例如，当水平射线与多边形顶点相交，当水平射线与多变形的边相交等情况上对填充点的点亮问题没有给出合适的解决方法。由于奇-偶规则和非零环绕数规则在有关文献和研究成果并不多见，本文就这两种方法做详细的介绍，并对实际的应用情况作相应的比较。
1 两种算法的概念
1.1 奇-偶规则
奇-偶规则是从任意位置p作一条水平射线，若与该射线相交的多边形边的数目为奇数，则p是多边形内部点，否则是外部点。对于内部的点，用颜色值来点亮，外部点，则用背景色点之。利用奇-偶规则来判定一个点是内点还是外点，也有特殊的情况。如图1，对基本的情况，用奇-偶规则的定义很明显的就能判定出来，但是对于特殊情况就要进行讨论并做特殊的处理：当任意位置作出的水平射线与多边形的两条边都相交，两条边分别落在水平射线的两边，这时，交点的个数算一个。若两条边同时落在了水平射线的一边，此时，交点的个数作为零;当从任意点引的水平射线与多边形底边重合，对多变形的水平边通常不作考虑。
1.2 非零环绕数规则
非零环绕数规则使多边形的边变为矢量，将环绕数初始化为零，再从任意位置p作一条射线。当从p点沿射线方向移动时，对在每个方向上穿过射线的边计数，当多边形的边从右到左穿过射线时，环绕数加1，从左到右时，环绕数减1。处理完多边形的所有相关边之后，若环绕数为非零，则p为内部点，否则，p是外部点。具体的说明如图1。
图(a)，从点P引出一条水平射线，该射线与多边形的两边相交，由于多边形的边已经矢量化，所以对于CD边，是从射线的左到右，此时环绕数减一。对于AB边，是从射线的右到左，此时环绕数加一。最后环绕数累计为0，点P为外部点;图(b)，从P点引出的水平射线与多边形的AB边相交，从射线的右边到左边，环绕数加一，最后累计环绕数为1非0,P为内部点。非零环绕数的实现方法描述如下：
第一种方法叉乘法，向量S是多边形的一条边向量，S1,S2分别是该边的两个端点的向量，则S的边向量表示为为S1-S2，转化成坐标为(Sx,Sy)。从P点引出的射线向量为(Px,Py)，则S与P的叉乘为PxSy-PySx;从P点出发的射线向量与穿过射线的每条边的边向量S叉乘，如果叉乘的结果为正，则说明边是从射线的右边穿到左边，环绕数此时加一。否则，环绕数减一;第二种方法引入垂直于射线向量的向量U，设置该向量时最好是从点P沿着射线向量方向看是从右到左指向的向量，射线向量为(Px,Py)，所以垂直于该向量的元素有(-Px,Py)，于是判定条件可以转化为：从点P引出的水平射线向量的垂直向量与该射线的相交边向量的点乘为正，则环绕数加一，否则，环绕数减一。
2 程序实现
为了简化程序，减少时间复杂度，把奇-偶规则和非零环绕数规则结合在一起。相互弥补两种规则的不足。其中cross()判断水平射线是否与多边形的某边相交,参数P1,P2为多边形两顶头坐标,P为待判定的点。isinner()点坐标是否位于内部区域,参数num为多边形的顶点数,px()为一数组,各元素均为POINT类型,存放多边形各顶点坐标。
3 结束语
论文介绍了鉴别物体内部点的方法。对规则的(即不自交)多边形或者简单的形状，非零环绕数规则和奇-偶规则都能给出相同的判定结果;但是对于比较复杂的情况，这两种规则可能会产生不同的内部和外部区域，而且对于非零环绕数规则，如果是规则的多边形或者简单的形状，采用平面向量的计算方法就可以，但是对于复杂的空间的多边形，则要采用空间向量的计算方法。一般来说，非零环绕数规则比奇-偶规则更为通用。
参考文献
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测试算法 篇5
测试题
答题人：得分：阅卷人：
一、单选题
1、我国的《预算法》通过于（）。
A、1983年 B、1994年 C、1995年 D、1998年
2、新预算法自（）起施行
A、2014年9月18日 B、2014年8月31日 C、2015年 1月1日 D、2015年2月1日
3、预算法第四条第一款所称（），是指与财政部直接发生预算缴款、拨款关系的国家机关、军队、政党组织和社会团体；所称（），是指与财政部直接发生预算缴款、拨款关系的企业和事业单位。
A、中央各部门、直属单位 B、中央各机关、隶属单位 C、中央各部委、下属单位 D、中央各部门、隶属单位
4、预算法第五条第三款所称（），是指与本级政府财政部门直接发生预算缴款、拨款关系的地方国家机关、政党组织和社会团体；所称（），是指与本级政府财政部门直接发生预算缴款、拨款关系的企业和事业单位。
A、中央各部门、直属单位 B、本级各部门、直属单位 C、本级各部门、下属单位 D、本级各部门、隶属单位
5、各部门预算由本部门（）预算组成。本部门机关经费预算，应当纳入本部门预算。
A、下属各单位 B、内设各单位 C、所属各单位D、内部各单位
6、（）以上地方各级政府应当根据中央和地方分税制的原则和上级政府的有关规定，确定本级政府对下级政府的财政管理体制。
A、县 B、市 C、省 D、直辖市
7、预算收入和预算支出以人民币元为计算单位。预算收支以外国货币收纳和支付的，按照中国人民银行公布的（）人民币基准汇价折算。
A、当日 B、当月 C、当日平均 D、当月平均
8、预算法第十九条第二款所称“依照规定应当上缴的国有资产收益”，是指各部门和各单位占有、使用和依法处分境内外（）产生的收益，按照国家有关规定应当上缴预算的部分。
A、资产 B、国有资产 C、固定资产 D、政府资产
9、预算法第十九条第二款所称“专项收入”，是指根据特定需要由（）批准或者经国务院授权由财政部批准，设置、征集和纳入预算管理、有专项用途的收入。
A、中央 B、省政府 C、财政部 D、国务院
10、预算法第十九条第三款所称（），包括用于经济建设的基本建设投资支出，支持企业的挖潜改造支出，拨付的企业流动资金支出，拨付的生产性贷款贴息支出，专项建设基金支出，支持农业生产支出以及其他经济建设支出。A、经济建设支出 B、专项建设支出 C、固定建设支出 D、政府建设支出
11、预算法第十九条第三款所称()，是指用于教育、科学、文化、卫生、体育、工业、交通、商业、农业、林业、环境保护、水利、气象等方面事业的支出，具体包括公益性基本建设支出、设备购置支出、人员费用支出、业务费用支出以及其他事业发展支出。A、经济建设支出 B、专项建设支出 C、固定建设支出 D、事业发展支出
12、预算法第二十条第一款所称()，是指按照分税制财政管理体制，纳入中央预算、地方不参与分享的收入，包括中央本级收入和地方按照规定向中央上解的收入。A、中央预算收入 B、地方预算收入 C、国家预算收入 D、共享预算收入
13、预算法第二十条第一款所称()，是指按照分税制财政管理体制，纳入地方预算、中央不参与分享的收入，包括地方本级收入和中央按照规定返还或者补助地方的收入。A、中央预算收入 B、地方预算收入 C、国家预算收入 D、共享预算收入
14、预算法第二十条第二款所称()，是指按照分税制财政管理体制，由中央财政承担并列入中央预算的支出，包括中央本级支出和中央返还或者补助地方的支出。A、中央预算支出 B、专项建设支出 C、固定建设支出 D、事业发展支出
15、预算法第二十条第二款所称（），是指按照分税制财政管理体制，由地方财政承担并列入地方预算的支出，包括地方本级支出和地方按照规定上解中央的支出。
A、中央预算支出 B、专项建设支出 C、固定建设支出 D、地方预算支出
16、地方各级预算上下级之间有关收入和支出项目的划分以及上解、返还或者补助的具体办法，由上级地方政府确定，并报（）备案。
A、上级人民代表大会常务委员会 B、本级人民代表大会常务委员会
C、本级人民代表大会 D、上级人民代表大会
17、经国务院批准设立的（）应当实行预算管理；尚未纳入预算管理的，应当逐步纳入预算管理。
A、专用基金 B、特殊基金 C、社会基金 D、国家基金
18、预算法第二十四条所称（），是指各级政府、各部门、各单位编制的未经法定程序审查和批准的预算收支计划。
A、计划草案 B、特殊草案 C、社会草案 D、预算草案
19、中央财政本举借的（）和（）应当在本级预算中单独列示。
A、国外债务、还本付息数 B、国内外债务、还本付息数 C、国内外债务、还本数 D、国内债务、还本付息数
20、各级政府预算按照复式预算编制，分为（）、国有资产经营预算、社会保障预算和其他预算。
A、政府预算 B、财政预算 C、政府公共预算 D、财政公共预算
21、预算法第三十三条所称“预算周转金”，是指各级政府为调剂预算内季节性收支差额，保证及时用款而设置的周转资金。各级政府预算周转金从本级政府预算的结余中设置和补充，其额度应当逐步达到本级政府预算支出总额的()。
A、1% B、2% C、3% D、4%
22、各级政府预算的上专项结余，应当用于（）的支出；上净结余，应当用于补充预算周转金和下需要安排的预算支出。
A、本结转项目B、上结转项目 C、下结转项目 D、以后结转项目
23、国务院于每年（）前向省、自治区、直辖市政府和中央各部门下达编制下一预算草案的指示，提出编制预算草案的原则和要求。
A、11月1日 B、11月10日 C、12月1日 D、12月10日
24、中央各部门应当根据（）的指示和（）的部署，结合本部门的具体情况，提出编制本部门预算草案的要求，具体布置所属各单位编制预算草案。
A、国务院、财政部 B、财政部、国务院 C、党委、政府 D、财政部、政府
25、中央各部门负责本部门所属各单位预算草案的审核，并汇总编制本部门的预算草案，于每年（）前报财政部审核。
A、11月1日B、11月10日C、12月1日D、12月10日
26、省、自治区、直辖市政府根据（）的指示和（）的部署，结合本地区的具体情况，提出本行政区域编制预算草案的要求。A、国务院、财政部 B、财政部、国务院
C、党委、政府 D、财政部、政府
27、（）以上地方各级政府财政部门审核本级各部门的预算草案，编制本级政府预算草案，汇编本级总预算草案，经本级政府审定后，按照规定期限报上一级政府。
A、县 B、市 C、省 D、直辖市
28、省、自治区、直辖市政府财政部门汇总的本级总预算草案，应当于下一年（）前报财政部。
A、1月1日 B、1月10日 C、2月1日 D、2月10日
29、（）审核中央各部门的预算草案，编制中央预算草案；汇总地方预算草案，汇编中央和地方预算草案。
A、财政部 B、国务院 C、人大常委会 D、人大
30、（）级以上各级政府财政部门审核本级各部门的预算草案时，发现不符合编制预算要求的，应当予以纠正。
A、县 B、市 C、省 D、直辖市
31、汇编本级总预算时，发现（）预算草案不符合国务院和本级政府编制预算要求的，应当及时向本级政府报告，由本级政府予以纠正。
A、本级政府B、下级政府 C、省政府 D、国务院
32、中央预算草案经（）批准后，为当年中央预算。A、财政部 B、国务院 C、常委会 D、全国人民代表大会
33、财政部应当自全国人民代表大会批准中央预算之日起（）日内，批复中央各部门预算。
A、10 B、20 C、30 D、40
34、中央各部门应当自财政部批复本部门预算之日起（）日内，批复所属各单位预算。
A、10 B、15 C、20 D、30
35、县级以上地方各级政府财政部门应当自本级人民代表大会批准本级政府预算之日起（）日内，批复本级各部门预算。
A、10 B、15 C、20 D、30
36、地方各部门应当自本级财政部门批复本部门预算之日起（）日内，批复所属各单位预算。
A、10 B、15 C、20 D、30
37、预算法第四十四条所称“上一年同期的预算支出数额”，是指上一同期预算安排用于各部门、各单位正常运转的（）、业务经费等必需的支出数额。
A、人员经费 B、事业经费 C、公益经费 D、福利经费
38、各级财政、税务、海关等预算收入征收部门，必须依照有关法律、行政法规和财政部的有关规定，积极组织预算收入，按照财政管理体制的规定及时将预算收入缴入中央国库和地方国库；未经财政部批准，不得将预算收入存入在国库外设立的（）帐户。
A、基本性 B、一般性 C、过渡性 D、封闭性
39、各项预算收入的减征、免征或者缓征，必须按照有关法律、行政法规和财政部的有关规定办理。任何单位和个人不得擅自决定减征、免征、（）应征的预算收入。
A、不征 B、少征 C、缓征 D、多征
40、一切有预算收入上缴任务的部门和单位，必须依照有关法律、行政法规和财政部的有关规定，将应当上缴的预算收入，按照规定的预算级次、预算科目、缴库方式和期限缴入国库，不得截留、占用、挪用或者（）。
A、借出 B、拖欠 C、缓入 D、少入
41、按照规定的预算级次和程序拨款，即根据用款单位的申请，按照用款单位的预算级次和审定的用款计划，按期核拨，不得（）办理预算拨款；
A、超期 B、缓期C、越级 D、无故
42、按照（）拨款，即根据各用款单位的实际用款进度和国库库款情况拨付资金。
A、预期 B、 C、季度 D、进度
43、各级政府、各部门、各单位应当加强对预算支出的管理，严格执行预算和财政制度，不得擅自（）支出范围、提高开支标准。A、缩小 B、改变C、扩大 D、更改
44、财政部负责制定与预算执行有关的财务会计制度。各部门、各单位应当按照政府（）部门的要求，加强对预算收入和预算支出的管理核算。
A、财政 B、审计 C、监察 D、财务
45、国库是办理预算收入的收纳、划分、留解和（）的专门机构。国库分为中央国库和地方国库。
A、转移支付 B、上缴支付 C、转移支拨 D、库款支拨
46、我国国家预算收入的最主要部分是（）。A、税收收入 B、依照规定应当上缴的国有资产收益 C、专项收入 D、其他收入
47、预算的批复是指各级政府预算经本级人民代表大会批准之后，本级政府财政部门应当及时向（）各部门批复预算。
A、上级B、本级C、下级 D、国务院
48、地方各级预算按照（）的原则编制，除本法另有规定外，不列赤字。
A、统筹兼顾、收支平衡B、量入为出、收支平衡 C、统筹兼顾、量入为出D、优先安排、重点支出
49、下列不属于县级以上地方各级政府预算管理职权的是（）。A、编制本级预算、决算草案
B、向本级人民代表大会作出关于本级总预算草案的报告 C、批准本级预算和本级预算执行情况的报告 D、组织本级总预算的执行
50、对本级各部门、各单位和下级政府的预算执行、决算实施审计监督的部门是()。
A、各级政府财政部门 B、各级政府
C、各级政府审计部门 D、上一级政府财政部门
51、县级以上地方政府的派出机关，根据（）授权进行预算管理活动，但是不作为一级预算。
A、上级政府 B、市级政府 C、本级政府 D、省级政府
52、预算是由（）组成。A、收入和支出 B、收入和消费 C、审查和监督 D、计划和决定
53、财政转移支付包括（），以为均衡地区间基本财力、由下级政府统筹安排使用的一般性转移支付为主体。
A、中央对地方的转移支付和地方上级政府对下级政府的转移支付
B、中央对基层的转移支付和地方政府对下级政府的转移支付 C、中央对地方的转移支付和地方上级政府对乡镇、村（居）的转移支付
D、中央直接对乡、民族乡、镇等下级政府的转移支付
54、一般公共预算支出按照其经济性质分类，包括（）和其他支出。
A、工资福利支出、商品和服务支出、资本性支出 B、工资福利支出、商品和服务支出 C、商品和服务支出 D、资本性支出
55、经国务院批准的省、自治区、直辖市的预算中必需的建设投资的部分资金，可以在国务院确定的限额内，通过发行（）举借债务的方式筹措。
A、地方融资债券 B、地方政府债券 C、举借国外债务 D、银行借贷
56、地方各级预算由本级人民代表大会（）A、审查和预算 B、审查和批准 C、审核和计划 D、预算和批准
57、县级以上地方各级政府财政部门编制本级决算草案，经本级政府（）后，报本级政府审定，由本级政提请本级人民代表大会常务委员会审查和批准。
A、发展改革委计划B、经济贸易部门列入计划 C、审计部门审计D、税务部门审核
58、国务院和县级以上地方各级政府对下一级政府依照本法第四十条规定报送备案的预算，认为有同法律、行政法规相抵触或者有其他不适当之处，需要撤销批准预算的决议的，应当提请（）
A、本级人民代表大会常务委员会会审议决定。B、上级人民代表大会常务委员会会审议决定 C、下级人民代表大会常务委员会会审议决定 D、全国人民代表大会常务委员会会审议决定
59、县级以上地方各级预算安排对下级政府的一般性转移支付和专项转移支付，应当分别在本级人民代表大会批准预算后的（）和()内正式下达。
A、二十日、十五日B、三十日、六十日 C、三十日、三十日D、二十日、四十五日
60、各级预算由本级()执行，具体工作由本级()负责。A、政府组织、政府财政部门
B、人民代表大会、人民代表大会常务委员会 C、人民代表大会、政府财政部门
D、政府财政部门、人民代表大会常务委员会 61、（）以上各级预算必须设立国库。A、中央级B、省级 C、县级D、乡镇级
62、各级预算预备费的动用方案，由（）提出，报（）决定。A、本级政府、上级人大B、本级政府、本级人大 C、本级政府财政部门、上级政府 D、本级政府财政部门、本级政府
63、各级一般公共预算执行中有超收收入的，只能用于（）。A、冲减赤字或者补充预算稳定调节基金 B、补充预算稳定调节基金 C、冲减赤字 D、预算周转金
64、地方各级政府应当将经批准的决算及下一级政府上报备案的决算汇总，报（）备案。
A、本级人民代表大会常务委员会B、上一级政府 C、本级政府D、上一级人民代表大会常务委员会
65、中央预算收入、中央和地方预算共享收入退库的办法，由（）制定。
A、全国人大
B、中央政府
C、国务院
D、财政部 66、对于预算执行中上下级财政之间按照规定需要清算的事项，应当：()
A、在决算时办理结算。
B、在发生时办理结算。
C、一并计入上级财政的决算。
D、只需提请上级财政备案
67、各级政府应当在每一预算至少（）次向本级人民代表大会或者其常务委员会报告预算的执行情况。
A、1 B、2 C、3 D、4 68、地方各级预算上下级之间有关收入和支出项目的划分以及上解、返还或者补助的具体办法，由()确定。
A、上级人大 B、上级人大常委会 C、上级政府 D、上级政府与下级政府协商
69、下列关于一级政府一级预算原则的说法，错误的是()。A、我国一般设立五级预算
B、对于不具备设立预算条件的乡、民族乡、镇，经省、自治区、直辖市政府确定，可以暂不设立预算
C、地方各级总预算由本级预算和汇总的下一级总预算组成 D、中央预算包括地方向中央上解的收入数额，但不包括中央对地方返还或者补助的数额
70、有权决定预算预备费的动用（）。
A、同级人大 B、同级人大常委会
C、同级人民政府 D、上一级人民政府
71、地方各级预算上下级之间有关收入和支出项目的（）以及上解、返还或者补助的具体办法，由上级政府确定。
A、核查
B、转移
C、划分
D、收缴 72、省、自治区、直辖市政府应当按照国务院规定的时间，将本级总预算草案报（）审核汇总。
A、全国人大
B、全国人大常委会 C、国务院 D、财政部
73、各级政府周转金从本级政府预算的结余中设置和补充，其额度应逐步达到本级政府预算支出额的（）。
A、1% B、4% C、5% D、8%
74、财政部批复中央部门预算的期限是自（）批准中央预算之日起30日内。
A、全国人民代表大会
B、全国人大常委会
C、国务院 D、财政部
75、根据《预算法》的有关规定，有权审查和批准县级决算的机关是：（）。
A、县级人民代表大会 B、县级人民代表大会常务委员会 C、县级人民政府 D、县级财政部门
76、《中华人民共和国预算法》于2014年8月31日经第十二届全国人民代表大会第十次会议通过，全文共（）章（）条。
A、11,79 B、10,80 C、11,101 D、10,79 77、《预算法实施条例》于1995年11月2日经国务院第三十七次常务会议通过，1995年11月22日国务院令第186号发布，自发布之日起施行，条例共（）章（）条
A、11,79 B、11, 80 C、8,80 D、8,79 78、我国国家预算现设（）
A、中央、省（自治区、直辖市）、市（自治州）、县（不设区的市、市辖区）四级预算
B、中央、省（自治区、直辖市）、市（自治州）、县（不设区的市、市辖区）、乡（镇）五级预算
C、中央、省（自治区、直辖市）、市（自治州）三级预算 D、中央、省（自治区、直辖市）、市（自治州）、县（不设区的市、市辖区）、乡（镇）、村六级预算
79、我国国家预算是指（）
A、自公历12月31日起，至次年12月31日止 B、自公历1月1日起，至次年1月1日止 C、自公历1月1日起，至12月31日止 D、自公历12月31日起，至12月31日止
80、下列内容中，不属于中央预算编制的是()A、本级预算收入和支出
B、上一结余用于本安排的支出
C、返还或者补助地方的支出 D、上解上级的支出
81、下列各项中，不属于政府财政部门预算拨款应遵循的原则的是（）
A、按照预算拨款B、按照规定的预算级次和程序拨款 C、按照进度拨款，即根据各用款单位的实际用款进度和国库库款情况拨付资金
D、按照各单位需要拨款
82、下列选项中，不属于我国国家预算体系的是（）。A、中央预算 B、省级（省、自治区、直辖市）预算 C、县市级（县、自治县、不设区的市、市辖区）预算
D、县级以上地方政府的派出机关预算
83、下列关于预算体系组成的表述，错误的是（）。A、地方预算由省、自治区、直辖市预算组成 B、部门单位预算是指部门、单位的收支预算
C、总预算包括本级预算和本级政府行政隶属的下一级政府的总预算 D、预算组成不受限制，可随意编制
84、各级政府依据法定权限作出决定或者制定行政措施，凡涉及增加或者减少财政收入或者支出的，应当在预算批准（）提出并在预算草案中作出相应安排。
A、以后 B、同时 C、后 D、前
85、根据我国《预算法》的规定，不属于国务院财政部门预算职权的是（）。
A、具体编制中央预算、决算草案
B、具体组织中央和地方预算的执行 C、审查和批准中央预算的调整方案
D、具体编制中央预算的调整方案
86、按照分享程度划分，我国的预算收入（）。A、仅包括中央预算收入
B、仅包括中央预算收入和地方预算收入 C、仅包括中央和地方共享收入
D、包括中央预算收入、地方预算收入以及中央和地方预算共享收入
87、根据我国《预算法》的规定，不属于全国人民代表大会常务委员会负责的是（）。A、监督中央和地方预算的执行 B、审查和批准中央预算的调整方案 C、审查和批准中央预决算 D、具体组织中央和地方预算的执行
88、乡级政府编制的决策草案，由（）审批。
A、国务院 B、县级以上人民政府 C、本级人大 D、县级人大 89、地方各级预算上下级之间有关收入和支出项目的划分以及上解、返还或者（）的具体办法，由上级政府确定。
A、退库
B、补贴
C、补助
D、划回
90、各级政府周转金从本级政府预算的结余中设置和补充，其额度应逐步达到本级政府（）的4%。
A、决算收入额B、预算支出额C、预算收入额D、决算支出额 91、财政部批复中央部门预算的期限是自全国人民代表大会批准中央预算之日起（）。
A、10日内
B、15日内
C、20日内
D、30日内
92、《中华人民共和国预算法》自()年1 月1日起施行。A、1994年 B、1995年 C、1996年 D、1997年 93、()在全国人民代表大会举行会议时，向大会作关于中央和地方预算草案的报告。
A、财政部 B、国务院 C、全国人大常务委员会 D、审计署 94、地方各级预算按照量入为出，收支平衡的原则编制，（）赤字。
A、可列 B、不列
C、可编 D、不可编
95、各级人民政府财政部门应在同级人民代表大会会议举行的()前，向同级人民代表大会财政经济委员会或人民代表大会常务委员会财政经济工作委员会汇报预算草案编制情况。
A、60日 B、30日 C、20日 D、45日
96、()是办理预算收入的收纳、划分、留解和库款支拨的专门机构。
A、财政部门 B、国库 C、税务部门 D、海关 97、各级预算收入退库的审批权属于()。
A、本级政府财政部门 B、本级人民代表大会
C、本级税务部门 D、本级政府
98、县级以上各级政府决算草案经本级人民代表大会常务委员会批准后，本级政府财政部门应当自批准之日起()日内向本级各部门批复决算。
A、15 B、20 C、30 D、45 99、各级政府应当在每一（）内至少一次向本级人民代表大会或者常务委员会做预算执行情况的报告。
A、会计 B、预算 C、自然 D、历法 100、在本级预算执行中，需要动用超收收入追加支出的，应当编制超收收入使用方案，人民政府财政部门应及时()。
A、向同级人民代表大会财政经济委员会或者人民代表大会常务委员会财政经济工作委员会通报情况
B、与同级人民代表大会财政经济委员会或者人民代表大会常务委员会财政经济工作委员会协商处理
C、报请同级人民代表大会财政经济委员会或者人民代表大会常务委员会财政经济工作委员会批准
D、批准该使用方案并组织实施
101、在预算执行中，()可以要求同级人民政府责成审计部门进行专项审计。
A、人民代表大会会议 B、人民代表大会常务委员会
C、行政首长办公会议 D、政治协商会议
102、预算收入应当统筹安排使用；确需设立专用基金项目的，须经()批准。
A、国务院 B、财政部 C、省级人民政府 D、主管部门 103、各级政府预算应当按照本级政府预算支出额的()设置预备费，用于当年预算执行中的自然灾害救灾开支及其他难以预见的特殊开支。
A、1％至3％ B、2％至3％ C、3％至5％D、5％至6％ 104、《预算法》所称()，是指各级政府、各部门、各单位编制的未经法定程序审查和批准的预算收支计划。
A、预算事项 B、决算事项 C、预算草案 D、决算草案 105、各级政府预算的上专项结余，应当用于()的支出。
A、补充预算周转金 B、上结转项目
C、下需要安排 D、上解支出 106、地方各级政府预算由()审查和批准。
A、本级人民代表大会 B、财政部
C、国务院 D、全国人民代表大会 107、中央国库业务应当接受财政部的指导和监督，对（）负责。
A、地方财政 B、中央财政 C、地方政府D、中央政府 108、省、自治区、直辖市制定的地方国库业务规程应当报财政部和（）备案。
A、省政府B、省人大C、省人大常委会D、中国人民银行 109、各级国库和有关银行必须遵守国家有关预算收入缴库的规定，不得（）应当缴入国库的预算收入和国库库款。
A、延解、占压B、延迟、占压C、占压、少入D、延解、少入
110、各级国库必须凭本级政府财政部门签发的（）于当日办理库款拨付，并将款项及时转入用款单位的存款帐户。
A、拨款凭证B、拨款通知书C、收支证明书D、收支通知书 111、“以其他方式支配已入国库的库款”，是指部门、单位和个人未经（）同意，调拨、周转、冻结、扣拨、退付已入国库的库款。
A、上级政府财政部门B、本级政府财政部门 C、同级政府财政部门 D、政府财政部门
112、中央预算收入、中央和地方预算共享收入退库的办法，由（）制定。
A、财政部B、国务院C、全国人大D、全国人大常委会 113、地方预算收入退库的办法，由省、自治区、直辖市政府（）制定。A、财务部门 B、经贸部门 C、预算部门 D、财政部门 114、各级预算收入退库的审批权属于（）政府财政部门。A、上级 B、同级 C、本级 D、县级以上
115、各级政府应当加强对本级国库的（）和（），各级政府财政部门负责协调本级预算收入征收部门与国库的业务工作。
A、管理、制约B、监督、约束C、管理、监督D、管理、约束 116、各级政府依据法定权限作出的决定和规定的行政措施，凡涉及财政（）的，应当在预算批准前提出并在预算中作出相应安排。
A、减支增收B、减收增支C、增收减支D、减收减支
117、在预算执行中一般不制定新的减收增支政策和措施；确需制定的，应当采取（）的增收节支措施。
A、相关B、相应 C、可靠 D、有效
118、各级（）应当加强对预算工作的领导，定期听取财政部门有关预算执行情况的汇报，研究解决预算执行中出现的问题。
A、党委B、人大 C、组织部门D、政府
119、政府财政部门有权对本级各部门及其所属各单位的预算执行进行监督检查，对各部门预算收支的（）和（）进行考核。A、结果、情况B、情况、结果 C、情况、成果 D、情况、效果
120、政府财政部门有权对本级各预算收入征收部门征收预算收入的情况进行监督检查，对擅自减征、免征、缓征及退还预算收入的，（）。A、责令退回B、限期改正 C、责令改正 D、责令改回
121、政府财政部门应当（）向本级政府报告预算执行情况，具体报告内容和方式由本级政府规定。
A、每月 B、每季度 C、每半年 D、每年
122、省、自治区、直辖市政府财政部门应当按照下列期限和方式向财政部报告本行政区域预算执行情况：预算收支月报，按照财政部规定的内容编制，于每月终了后（）日内报送财政部；每月预算收支执行情况文字说明材料，于每月终了后（）日内报送财政部；每季预算收支执行情况的全面分析材料于季度终了后（）日内报送财政部。
A、1、3、5 B、2、10、15 C、5、10、15 D、10、10、15 123、设区的市、自治州政府和县级政府的财政部门和乡、民族乡、镇政府向上一级政府财政部门编报预算收支执行情况的内容和报送期限，由（）政府财政部门规定。
A、上一级 B、本一级 C、县级 D、市级 124、各级财政、税务、海关等预算收入征收部门应当每月按照财政部门规定的期限和要求，向财政部门和上级主管部门报送有关预算收入计划执行情况，并附说明材料。
A、收支明细 B、预算计划表 C、备注材料D、说明材料
125、中央国库与地方国库应当按照有关规定向（）部门编报预算收入入库、解库及库款拨付情况的日报、旬报、月报和年报。
A、组织 B、纪检监察 C、审计D、财政 126、各部门依照有关法律、行政法规和国家有关规定，对所属各单位的预算执行情况，进行监督（）。
A、检查 B、制约 C、审计 D、抽查
127、各部门应当按照本级政府财政部门规定的期限，向（）政府财政部门报送本部门有关预算收支、企业缴款完成情况等报表和文字说明材料。
A、本级 B、上级 C、同级 D、平级
128、预算调整方案由政府财政部门负责具体编制。预算调整方案应当列明调整的原因、项目、数额、措施及有关说明，经本级政府审定后，提请（）审查和批准。
A、本级人民代表大会B、本级人民代表大会常务委员会 C、本级政府办公会 D、上级财政部门
129、政府有关部门以本级预算安排的资金拨付给下级政府有关部门的专款，必须经本级政府财政部门同意并办理预算（）手续。
A、划拨 B、移库 C、转移D、划转
130、预算法第五十九条所称（），是指各级政府、各部门、各单位编制的未经法定程序审查和批准的预算收支的执行结果。
A、预算草案 B、决算草案 C、决算计划 D、收支草案 131、财政部应当在每年（）部署编制决算草案的原则、要求、方法和报送期限，制发中央各部门决算、地方决算及其他有关决算的报表格式。
A、第一季度 B、第二季度 C、第三季度 D、第四季度 132、县级以上地方政府财政部门根据（）的部署，部署编制本级政府各部门和下级政府决算草案的原则、要求、方法和报送期限，制发本级政府各部门决算、下级政府决算及其他有关决算的报表格式。
A、国务院 B、全国人大C、财政部 D、全国人大常委会 133、政府财政部门、各部门、各单位在每一预算终了时，应当清理核实全年预算收入、支出数字和往来款项，做好决算数字的（）工作。
A、调整 B、核对 C、对账 D、对帐
134、决算各项数字应当以经核实的基层单位汇总的（）数字为准，不得以估计数字替代，不得弄虚作假。
A、报表 B、汇总 C、财务 D、会计
135、各单位应当按照（）部门的布置，认真编制本单位决算草案，在规定期限内上报。
A、上级 B、财政C、主管 D、管理
136、各部门在审核汇总所属各单位决算草案基础上，连同本部门自身的决算收入和支出数字，汇编成本部门决算草案并附决算草案详细说明，经部门（）签章后，在规定期限内报本级政府财政部门审核。
A、主要领导 B、主管领导 C、行政领导 D、主要负责领导
137、财政部应当根据中央各部门决算草案汇总编制中央决算草案，报（）审定后，由国务院提请全国人民代表大会常务委员会审查和批准。
A、国务院 B、全国人大 C、财政部 D、全国人大常委会 138、县级以上地方各级政府财政部门根据本级各部门决算草案汇总编制本级决算草案，报本级政府审定后，由本级政府提请（）人民代表大会常务委员会审查和批准。
A、上级 B、本级 C、市级 D、省级
139、县级以上各级政府决算草案经本级人民代表大会常务委员会批准后，本级政府财政部门应当自批准之日起（）日内向本级各部门批复决算。
A、10 B、15 C、20 D、30 140、各部门应当自本级政府财政部门批复本部门决算之日起（）日内向所属各单位批复决算。
A、10 B、15 C、20 D、30 141、县级以上地方各级政府应当自本级人民代表大会常务委员会批准本级政府决算之日起()日内，将本级政府决算及下一级政府上报备案的决算汇总，报上一级政府备案。
A、10 B、15 C、20 D、30 142、各级政府应当加强对下级政府预算执行的监督，对下级政府在预算执行中违反法律、行政法规和国家方针政策的行为，依法予以（）；对本级预算执行中出现的问题，及时采取处理措施。
A、制止和纠正 B、制止或纠正 C、制止 D、纠正
143、下级政府应当接受上级政府对预算执行的监督；根据上级政府的要求，及时提供资料，如实反映情况，不得（）；严格执行上级政府作出的有关决定，并将执行结果及时上报。
A、隐瞒 B、虚报 C、隐瞒、虚报 D、瞒报、虚报 144、各级审计机关应当依照（）以及有关法律、行政法规的规定，对本级预算执行情况，对本级各部门和下级政府预算的执行情况和决算，进行审计监督。A、《中华人民共和国审计法》
B、《中华人民共和国审计法实施条例》 C、《中华人民共和国预算法》 D、《中华人民共和国审计准则》 145、本条例自（）起施行。
A、1995年11月22日 B、1995年11月23日 C、1995年12月1日 D、1996年1月1日
146、国务院和县级以上地方各级政府应当在每年（）期间向本级人民代表大会常务委员会报告预算执行情况。A、一月至三月 B、四月至六月 C、六月至九月 D、十月至十二月
147、（）以上政府审计部门依法对预算执行、决算实行审计监督。
A、县级 B、区级 C、市级 D、省级
148、县级以上地方各级人民代表大会及其常务委员会对（）和（）预算、决算进行监督。A、上级、下级B、本级、下级
C、同级、下级 D、本级、同级
149、各部门、各单位的预算支出应当按照（）执行。严格控制不同预算科目、预算级次或者项目间的预算资金的调剂，确需调剂使用的，按照国务院财政部门的规定办理。A、会计科目 B、预算科目
C、预定科目 D、核定科目
150、国家实行国库集中收缴和集中支付制度，对政府全部收入和支出实行（）管理。
A、国库集中收付 B、国库集中支付 C、国库集中收支 D、国库集中收入
二、多选题
1、全国人民代表大会财政经济委员会向全国人民代表大会主席团提出关于中央和地方预算草案及中央和地方预算执行情况的审查结果报告，应当包括下列内容：（）
A、对上一年预算执行和落实本级人民代表大会预算决议的情况作出评价
B、对本预算草案是否符合本法的规定，是否可行作出评价 C、对本级人民代表大会批准预算草案和预算报告提出建议 D、对执行预算、改进预算管理、提高预算绩效、加强预算监督等提出意见和建议
2、预算开始后，各级预算草案在本级人民代表大会批准前，可以安排下列支出：（）A、上一结转的支出
B、参照上一年同期的预算支出数额安排必须支付的本部门基本支出、项目支出，以及对下级政府的转移性支出
C、法律规定必须履行支付义务的支出，以及用于自然灾害等突发事件处理的支出
D、突发公共事件、战争、自然灾害事件处理的支出
3、经全国人民代表大会批准的中央预算和经地方各级人民代表大会批准的地方各级预算，在执行中出现下列情况之一的，应当进行预算调整（）
A、需要增加或者减少预算总收支的B、需要调入预算稳定调节基金的C、需要调减预算安排的重点支出数额的 D、需要增加举借债务数额的
4、县级以上各级人民代表大会常务委员会和乡、民族乡、镇人民代表大会对本级决算草案，重点审查下列内容：（）
A、预算支出情况
B、支出政策实施情况和重点支出、重大投资项目资金的使用及绩效情况
C、结转资金的使用情况
D、资金结余情况
5、各级政府及有关部门有下列行为之一的，责令改正，对负有直接责任的主管人员和其他直接责任人员追究行政责任：（）
A、未依照本法规定，编制、报送预算草案、预算调整方案、决算草案和部门预算、决算以及批复预算、决算的 B、进行预算调整的
C、未依照本法规定对有关预算事项进行公开和说明的 D、违反规定设立政府性基金项目和其他财政收入项目的
6、各级政府及有关部门、单位有下列行为之一的，责令改正，对负有直接责任的主管人员和其他直接责任人员依法给予降级、撤职、开除的处分：（）
A、未将所有政府收入和支出列入预算或者虚列收入和支出的 B、违反法律、行政法规的规定，多征、提前征收或者减征、免征、缓征应征预算收入的
C、截留、占用、挪用或者拖欠应当上缴国库的预算收入的 D、违反本法规定，改变预算收入计划的
7、各级政府编制预算草案的依据：（）
A、法律、法规
B、国民经济和社会发展计划、财政中长期计划以及有关的财政经济政策
C、上级政府的预算管理职权和财政管理体制确定的预算收支范围
D、上级政府对编制本预算草案的指示和要求
8、中央预算的编制内容：（）A、本级预算收入和支出
B、上一结余用于本安排的支出
C、返还或者补助地方的支出 D、地方上解的收入
9、下列（）属于地方各级政府预算的编制内容：
A、本级预算收入和支出
B、上一结余用于本安排的支出
C、上级返还或者补助的收入
D、返还或者补助下级的支出
10、财政部根据国务院编制下一预算草案的指示，部署编制预算草案的具体事项，规定()、()、()，并安排()。A、预算收支科目 B、报表格式 C、编报方法 D、财政收支计划
11、政府财政部门负责预算执行的具体工作，主要任务是：
A、研究落实财政税收政策的措施，支持经济和社会的健康发展
B、制定组织预算收入和管理预算支出的制度和办法
C、督促各预算收入征收部门、各预算缴款单位完成预算收入任务
D、根据支出预算和季度用款计划，合理调度、拨付预算资金，监督检查各部门、各单位管好用好预算资金，节减开支，提高效率
12、我国国家预算的组成部门包括()。
A、中央预算 B、部门预算 C、地方预算 D、单位预算
13、预算收入划分为()。A、中央预算收入 B、地方预算收入
C、中央和地方预算共享收入 D、特殊预算收入
14、下列各项中，属于全国人大预算管理职权的有()。
A、审查中央预算草案
B、批准中央预算
C、监督中央预算执行D、撤销全国人大常委会关于决算的不适当的决议
15、预算管理应当遵循的主要原则有()。
A、一级政府一级预算原则
B、分税制原则
C、收支平衡原则D、统一管理原则
16、各级政府有关部门、单位及其工作人员有下列行为之一的，责令改正，追回骗取、使用的资金，有违法所得的没收违法所得，对单位给予警告或者通报批评；对负有直接责任的主管人员和其他直接责任人员依法给予处分：（）
A、违反法律、法规的规定，改变预算收入上缴方式的；
B、以虚报、冒领等手段骗取预算资金的；
C、违反规定扩大开支范围、提高开支标准的； D、其他违反财政管理规定的行为。
17、在《预算法》中县级以上地方各级人民代表大会常务委员会（）, A、监督本级总预算的执行 B、审查和批准本级预算的调整方案 C、审查和批准本级预算D、撤销本级政府和下一级人民代表大会及其常务委员会关于预算、决算的不适当的决定、命令和决议
18、预算收入征收部门和单位、必须依照法律、行政法规的规定，及时、足额征收应征的预算收入。不得违反法律、行政法规规定，（）应征的预算收入的，不得截留、占用或者挪用预算收入。A、多征 B、提前征收 C、减征，免征，缓征 D、不征
19、国家实行国库（）制度，对政府全部收入和支出实行国库集中收付管理。
A、集中收缴B、集中管理 C、集中发放D、集中支付 20、各级一般公共预算执行中有超收收入的，只能用于（）A、抵冲赤字 B、冲减赤字
C、补充预算稳定调节基金 D、增加预算稳定调节基金
21、以下说法正确的是（）
A、全国人民代表大会财政经济委员会对中央预算草案初步方案及上一年预算执行情况、中央预算调整初步方案和中央决算草案进行初步审查，提出初步审查意见。
B、省、自治区、直辖市人民代表大会有关专门委员会对本级预算草案初步方案及上一年预算执行情况、本级预算调整初步方案和本级决算草案进行初步审查，提出初步审查意见。
C、设区的市、自治州人民代表大会有关专门委员会对本级预算草案初步方案及上一年预算执行情况、本级预算调整初步方案和本级决算草案进行初步审查，提出初步审查意见，未设立专门委员会的，由本级人民代表大会常务委员会有关工作机构研究提出意见。
D、县、自治县、不设区的市、市辖区人民代表大会常务委员会对本级预算草案初步方案及上一年预算执行情况进行初步审查，提出初步审查意见。县、自治县、不设区的市、市辖区人民代表大会常务委员会有关工作机构对本级预算调整初步方案和本级决算草案研究提出意见。
22、全国人民代表大会常务委员会和省、自治区、直辖市、设区的市、自治州人民代表大会常务委员会有关工作机构，依照本级人民代表大会常务委员会的决定，协助本级人民代表大会财政经济委员会或者有关专门委员会承担()等方面的具体工作。
A、审查预算草案 B、预算调整方案 C、决算草案 D、监督预算执行
23、以下说法正确的是（）A、国务院编制中央预算、决算草案
B、国务院向全国人民代表大会作关于中央和地方预算草案的报告 C、国务院将省、自治区、直辖市政府报送备案的预算汇总后报全国人民代表大会常务委员会备案 D、国务院组织中央预算的执行
24、国务院财政部门（）A、具体编制中央预算、决算草案 B、具体组织中央和地方预算的执行 C、提出中央预算预备费动用方案 D、具体编制中央预算的调整方案
25、地方各级政府财政部门（）A、具体编制本级预算、决算草案 B、具体组织本级总预算的执行 C、提出本级预算预备费动用方案
D、定期向本级政府和上一级政府财政部门报告本级总预算的执行情况
26、一般公共预算是对以税收为主体的财政收入，安排用于（）等方面的收支预算。
A、保障和改善民生 B、推动经济社会发展
C、维持国家机构正常运转 D、提高效率
27、中央一般公共预算收入包括中央本级收入和地方向中央的上解收入。中央一般公共预算支出包括（）、（）和（）。A、中央本级支出 B、中央对地方的税收返还 C、转移支付 D、重点事件支付
28、地方各级一般公共预算收入包括地方（）。地方各级一般公共预算支出包括地方本级支出、对上级政府的上解支出、对下级政府的税收返还和转移支付。
A、地方本级收入 B、上级政府对本级政府的税收返还和转移支付 C、下级政府的上解收入 D、其他收入入库
29、政府性基金预算是对依照法律、行政法规的规定在一定期限内向特定对象()、()、或者（）的资金，专项用于特定公共事业发展的收支预算。
A、调取 B、征收 C、收取 D、以其他方式筹集 30、社会保险基金预算是对（）、（）、（）和（）的资金，专项用于社会保险的收支预算。A、社会保险缴款 B、社会福利缴款 C、一般公共预算安排 D、其他方式筹集
31、各级预算应当遵循()、()、()、讲求绩效和()的原则。A、统筹兼顾 B、勤俭节约 C、量力而行 D、收支平衡的原则
32、经人民代表大会批准的预算，非经法定程序，不得调整。（）的支出必须以经批准的预算为依据，未列入预算的不得支出。A各级政府 B、各部门 C、各单位D、各机关
33、经本级人民代表大会或者本级人民代表大会常务委员会批准的()的报告及报表，应当在批准后二十日内由本级政府财政部门向社会公开，并对本级政府财政转移支付安排、执行的情况以及举借债务的情况等重要事项作出说明。
A、预算 B、预算调整 C、决算 D、预算执行情况
34、经本级政府财政部门批复的部门()、（）及()，应当在批复后二十日内由各部门向社会公开，并对部门预算、决算中机关运行经费的安排、使用情况等重要事项作出说明。A、草案 B、预算 C、决算 D、报表
35、国家实行财政转移支付制度。财政转移支付应当（），以推进地区间基本公共服务均等化为主要目标。A、规范 B、公平C、公开 D、透明
36、按照法律、行政法规和国务院的规定可以设立专项转移支付，用于办理特定事项。建立健全（）和（）。市场竞争机制能够有效调节的事项（）设立专项转移支付。
A、专项转移支付定期评估 B、退出机制 C、不得 D、可以
37、以下正确的是（）
A、全国人民代表大会常务委员会监督中央和地方预算的执行 B、全国人民代表大会常务委员会审查和批准中央预算的调整方案 C、全国人民代表大会常务委员会审查和批准中央决算
D、全国人民代表大会常务委员会撤销国务院制定的同宪法、法律相抵触的关于预算、决算的行政法规、决定和命令
38、以下说法不正确的是（）
A、县级以上地方各级人民代表大会审查本级总预算草案及本级总预算执行情况的报告
B、县级以上地方各级人民代表大会无权批准本级预算和本级预算执行情况的报告
C、县级以上地方各级人民代表大会不得改变或者撤销本级人民代表大会常务委员会关于预算、决算的不适当的决议 D、撤销本级政府关于预算、决算的不适当的决定和命令
39、县级以上地方各级人民代表大会常务委员会监督本级总预算的执行；审查和批准本级预算的调整方案；审查和批准本级决算；撤销本级政府和下一级人民代表大会及其常务委员会关于预算、决算的不适当的（）和（）。
A、决定 B、命令 C、决议 D、文书
40、乡、民族乡、镇的人民代表大会审查和批准本级预算和本级预算执行情况的报告；监督本级预算的执行；审查和批准本级预算的调整方案；审查和批准本级决算；撤销本级政府关于预算、决算的不适当的（）。
A、决定 B、命令 C、决议 D、文书
41、国家预算由（）组成。
A、财政总预算B、部门预算C、单位预算D、中央预算
42、国家预算管理（）。
A、主体是国家 B、客体是预算资金C、依据是《预算法》 D、完成国家预算收支任务
43、预算外资金（）。
A、是一种财政性资金B、分配与政府权利相连
C、分配对象主要来自国民生产总值的剩余产品D、与预算内资金之间此消彼涨
44、下列哪些属于预算外资金？（）
A、各种行政事业性收费
B、国有企业税后留用资金 C、社会保障基金 D、国有企业的股息和红利
45、预算管理体制实质上是处理（）。A、资金集散度 B、事权集散 C、财权集散 D、效率高低
46、一般公共预算收入包括各项（）和其他收入。A、各项税收收入 B、行政事业性收费收入 C、国有资源（资产）有偿使用收入D、转移性收入
47、一般公共预算支出按照其经济性质分类，包括（）和其他支出。
A、工资福利支出B、商品和服务支出C、资本性支出D、军费支出
48、各级预算应当根据（）的需要，参考上一年预算执行情况、有关支出绩效评价结果和本收支预测，按照规定程序征求各方面意见后，进行编制。
A、经济社会发展目标 B、上年预算草案 C、国家宏观调控总体要求 D、跨预算平衡
49、中央一般公共预算中必需的部分资金，可以通过（）和（）等方式筹措，举借债务应当控制适当的规模，保持合理的结构。A、发行国债 B、发行基金 C、举借国内 D、国外债务
50、一般性转移支付应当按照国务院规定的基本标准和计算方法编制。专项转移支付应当（）、（）编制。A、分地区 B、分区域 C、分项目 D、分行业
答案：
一、单选题：
1-10 BCABC AABDA 11-20 DABAD BADBC 21-30 DBBAD AABAA 31-40 BDCBD BACCB 41-50 CDCAD ABBCC 51-60 CAAAB BCABA 61-70 CDABD AACDC 71-80 CDBAB CDBCD 81-90 DDDDC DDCCB 91-100 DBBBD BABBA 101-110 BAACB ABDAA 111-120 BADCC BBDDC 121-130 ACADD AABDB 131-140 DCDDC CABCB 141-150 DACAA CABBA
二、多选题：
基于改进遗传算法的测试用例生成 篇6
遗传算法作为一种高效全局搜索算法,其在解决大空间、多峰、非线性、全局化等复杂问题时显示了独特优势和高效性。从而被引入测试领域,为解决测试数据生成这一难题带来新的转机。但是,实际应用中由于遗传算法自身缺陷,它只能找到接近全局最优解,而不能保证收敛到全局最优解,常常出现早熟收敛和局部收敛性差等问题。为了克服以上缺陷,Srinvivas等提出了自适应遗传算法,其基本思想是根据种群中个体适应度动态改变交叉概率与变异概率,增加了种群搜索速度,保证算法收敛速性。自适应策略在某些程度和某些方面提高了算法的性能[3],但是仍有可改进之处:局部寻优能力差、种群个体之间差异性不明显[4]。
基于以上原因,文中将遗传算法和禁忌搜索算法相结合而构成一种改进的遗传算法。其主要优点是吸取了遗传算法和禁忌搜索算法的长处,避免了两者的短处,发挥了遗传算法全局搜索能力和禁忌搜索局部寻优能力,克服了遗传算法局部搜索能力差及其早熟现象和禁忌搜索全局搜索能力差、效率不高的问题。文中就算法的改进以及应用于测试用例生成问题的方法进行了详细讨论,并通过实验和分析,把改进的算法(以下称为TUGA)和自适应遗传算法(以下称为AGA)[5]在性能上进行了比较。
1 遗传算法的改进
1.1 基本原理
遗传算法是以自然选择和遗传理论为基础,将生物进化过程中适者生存规则与群体内部染色体的随机信息交换机制相结合的搜索算法。遗传算法以一种群体中的所有个体为对象,并利用随机化技术的指导,对一个被编码的参数空间进行高效搜索。其中,选择、交叉和变异构成了遗传算法的遗传操作;参数编码、初始群体的设定、适应度函数的设计、遗传操作设计、控制参数设定5个要素组成了遗传算法的核心内容。算法过程,如图1所示。
1.2 TUGA算法提出
遗传算法中交配是随机的,虽然这种随机化的杂交形式在寻优的初级阶段保持了解的多样性,但在进化后期,大量个体集中于某一极值点上,容易造成近亲繁殖,以致个体差异性不够明显,往往得到的是局部最优解,生成的测试用例达不到满意的覆盖率。
因此,必须实施一定策略对这种情况进行改进。文中做法是引入禁忌搜索算法,利用禁忌算法的记忆功能和爬山能力强的优点,对淘汰的个体进行大范围的转移搜索,并将生成新的优质个体代替淘汰的个体。这样遗传算法就具有了禁忌算法局部搜索能力强的优点,加大生成最优解的概率。TUGA过程可简单描述如下:
步骤1:初始化参数;种群大小PopSize、禁忌表长度L、种群Pop 。
步骤2:计算种群中个体的适应度,检查是否满足终止条件;如满足退出。
步骤3:对种群中个体进行选择操作。
步骤4:对种群中个体实行自适应交叉、自适应变异操作。
步骤5:对被淘汰个体进行大范围转移搜索,并用产生的新个体代替被淘汰个体。
步骤6:生成新一代种群,转到步骤2。
1.2.1 禁忌搜索模块的设计
定义1 两个个体之间相似度为S,表示为
定义2 以一点为中心的一个球体,在这个球体中非中心的任一点称为中心点的邻居。
自适应遗传算法中融入了禁忌搜索法的思想,使得那些只有通过禁忌检验的个体,才能真正地被作为新的个体所接收。这一方面使得那些有效基因缺失、但适应度不高于其父代的个体被禁忌掉;另一方面,也使得那些包含有有效基因、但适应度较低的个体有更多机会参加交叉和变异,从而延缓或避免了早熟收敛的发生,也提高了遗传算法的爬山能力。
(1)邻域解集合大小和选取方式是影响算法性能关键参数,它是在当前解得邻域中择优选取,选取过大将会造成较大计算量,选取过少生成优质解概率就会变小。文中生成邻域的策略是以当前解x为中心,以R为半径产生一系列邻域,即
这样x′就是当前解x随即生成的离散化的邻域解;
(2)在遗传算法进化过程中,每一代进行完交叉和变异后,对低于γ水平的个体淘汰出种群,设淘汰个体为αi{α1,α2,…,αn},使用禁忌搜索算法每个个体αi进行大范围转移搜索,挑选一个体代替αi加入新一代种群。邻域搜索过程如下:
步骤1:选定一个初始解φnow=αi及禁忌表L=Φ。
步骤2:根据上述方法生成φnow邻域β。
步骤3:从β中选出最优个体Best;当f(Best)>(fφnow)且S>ε时,φnow=Best,Best加入禁忌表L;否则,若Best∉L,φnow=Best,并修改禁忌表L。
步骤4:若满足条件终止搜索,否则转到步骤2。
1.2.2 遗传模块的设计
文中对传统遗传算法3个基本算子进行了改进,并加入了精英保留策略,算子改进如下:
(1) 选择算子。
选择操作体现了适者生存原则,决定了种群中个体的分布。为了加快淘汰劣质个体速度,提高优质个体被选中的概率,文中用各个个体的适应度值减去群体中最差个体的适应度值,以此值作为选择个体的标准。
这种方式比传统的“轮盘赌”方法更优,使得优良个体被选中进行交叉和变异的概率明显增加,而使最差个体根本得不到遗传的机会,整体收敛速度也得以明显加快。选取概率计算如下
其中,fi是要被选择个体适应度,fworst是最差个体适应度;
(2) 自适应交叉、变异。
传统的遗传算法变异率和交叉率是固定不变的,是纯粹的随机搜索,带有一定盲目性,可能使得具有较高适应度个体遭到破坏[5];也可能变异力度不够,出现了搜索过程缓慢停滞不前。为此,文中采用了自适应算子,动态调整交叉概率和变异概率,很好地克服了上述缺陷。这种有指导性的进化具有更高鲁棒性、全局最优性和效率[4]。交叉率Pc、变异率Pm计算公式如式(4)所示
式中,fmax是群体中最大适应度值;favg是每代群体的平均适应度值;f′要交叉个体中较大的适应度值;f要变异个体的适应度值。式(5)中Pc1=0.9,Pc2=0.6,Pm1=0.1,Pm2=0.001;
(3) 精英保留策略。
将种群中最好的个体不进行遗传操作,直接复制到下一代种群,作为下一代种群的新个体。
1.2.3 适应度函数构造
一般而言,适应度函数是由目标函数变换而成的。而对于软件测试而言,用测试用例覆盖准则来表示测试用例的测试效率。覆盖率高的测试用例其测试效率就越高,进而其适应度函数的值就越高。适应度函数的构造是遗传算法在测试用例生成方面应用的关键所在,直接影响到问题求解的效率。
文中采用QUEST/Ada系统中的覆盖表[6],覆盖表中每条记录都有一个类型域、一个True域和一个Flase域;类型域表明该记录的类型即语句、分支、条件、判定、循环、路径;True域和Flase域表明该类型域是否被覆盖。在一次测试中一般不会出现所有记录类型,而只是出现与测试目标相关的记录类型。表1是当测试目标为条件-判定覆盖时一个可能的覆盖表,其中Y表示该域被覆盖,N表示该域未被覆盖,-则表示该域不适用。
通过覆盖表记录可以计算个体的适应度即被覆盖区域和所有区域之比。以表1的条件-判定为例,假设被测程序中条件个数为x,判定个数为y,被覆盖的判定个数为m,True域被覆盖的条件个数为α,False域被覆盖的条件个数为b,则适应度值F为
覆盖表可以根据程序插桩理论对被测试代码进行插装得到,覆盖表可以在很大程度上提高搜索效率。采用覆盖表可以避免对源程序进行复杂的符号分析,从而可以用于较大规模的程序[7,8]。
2 实验结果与分析
为了验证用TUGA生成测试用例的有效性,在Windows XP系统下,用C语言编写了TUGA算法框架。并用软件测试中广泛应用的三角形判别问题作为被测程序,并就TUGA与AGA二者时间效率和搜索能力进行了比较。
图3、图4是文中方法和AGA算法在种群大小从40～200时生成最优解所耗费的时间连线图,横坐标表示种群大小,纵坐标表示生成最优解时间(单位:ms)。实验中分别对TUGA算法和AGA算法独立运行10次,生成最优解所耗费时间则是10次运行的平均值。
上述实验数据表明,在同等参数条件下,文中提出的基于TUGA算法测试数据生成和基于AGA算法的测试数据生成方法相比,在时间效率和搜索能力上具有非常明显的优势。
3 结束语
测试数据的自动生成是测试阶段关键的技术问题,改进测试用例生成方法,对提高软件测试的自动化程度,具有十分重要的现实意义。文中应用TUGA算法解决了软件基于路径的测试数据生成问题,克服了自适应遗传算法在测试生成方法上的不足和缺陷,因此TUGA算法可以作为一种较为理想的算法进行测试用例生成。
摘要：在软件测试中,测试用例生成是软件测试中的关键技术问题,对于软件测试的自动化有着重要影响。为了提高测试用例生成的效率,文中提出了一种用于测试用例生成的改进算法。该算法引入了自适应算子和禁忌搜索思想,将自适应遗传算法和禁忌搜索有机结合,充分发挥遗传算法的全局搜索和禁忌搜索算法局部搜索优势,提高了测试数据的生成能力。实验结果表明,该算法在测试数据自动生成的效率和有效性方面,均优于自适应遗传算法。
关键词：测试用例生成,遗传算法,禁忌搜索算法,转移搜索
参考文献
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芯片测试的DNA计算机算法研究 篇7
DNA计算及DNA计算机的研究已成为近年来理论计算机科学的研究热点,是组合优化领域NP完全问题和其它难解问题的潜在解决方法之一。电路测试在集成电路研究领域中有着重要的地位,是大规模基础电路VLSI设计中的关键问题,但现有测试方法均要求高计算量,即使借助价格昂贵的超级计算机,依然难以满足实际应用对计算机芯片性能的强大需求。
2 研究意义
随着社会和科学技术的发展,许多新工程领域中的复杂系统不断出现,在这些复杂系统的研究过程中,各种棘手的NP-完全问题处处可见。电子计算机因运算速度和存储容量太小,无法对这些NP完全问题实现有效求解。生物分子计算或DNA计算的出现为这些难解问题的解决带来了新的希望,1994年Adleman博士首先在基于分子生化反应的基础上成功求解了7个顶点的Hamilton路径问题后,DNA计算与DNA计算机的研究形成了理论计算机科学、数学和生物学领域的一个新的研究热点,吸引了众多计算机科学家和生物学家的研究兴趣,而可用DNA计算机解决的数学问题的种类也迅速增长。DNA计算的最大优点是其具有的海量存储和并行运算能力,因此,它理论上可克服电子计算机存储量小与运算速度慢的不足。而且,只要未来关于DNA计算机的生物技术走向成熟(无错码、链长适中、操作自动化等),其超级计算的成本将远低于现有基于VLSI结构的超级计算机的成本:目前为止,一个测试试管已可产生1018个DNA链,它可使1018位数据以数据并行的方式并行运行。因此,DNA计算机可提供相当于1018个处理单元的并行性和O(1018)的存储空间。目前世界上最快的超级计算机在1000s内大约能并发处理128*1015位的信息,而DNA计算中耗时最长的“抽取”操作在1000s内可在试管中同时处理1018位的数据单元;DNA计算机的存储密度大约为磁带的1012倍。因此,利用DNA计算的巨大并行性,采用完全穷举的方式,仍然能够快速的找到激活故障所需的测试向量。
3 研究现状分析
随着集成电路技术不断发展,集成电路的规模越来越大,系统越来越复杂,单凭手工测试几乎是不可能的了,这迫使人们研究新的方法和技术来完成这项工作。随即计算机的出现,尤其是微型计算机的普及,为测试提供了物质基础,测试逐步从人工转向自动化。
随着各种数字系统尤其是数字计算机的飞速发展,集成电路得到了十分广泛的应用,其制造水平和工艺也随之迅速提高。为了保证系统运行的可靠性,集成电路测试技术成为了数字系统设计制造过程中非常关键的一环。然而集成电路的集成度,规模和复杂度呈现出几何级数的增长速度,这给电路测试带来了很大的难度,同时也出现了很多新的问题,一些传统的测试技术和方法已不能满足人们对系统可靠性的要求。要解决这些问题,迫切需要采用一些新的测试理论,测试技术和方法。
生物分子计算或DNA计算的出现为难解问题的解决带来了新的希望,1994年美国南加州大学的Adleman博士首先在基于分子生化反应的基础上成功求解了7个顶点的Hamilton路径问题[9],并开创性地提出了DNA计算模型,之后,DNA计算与DNA计算机的研究形成了理论计算机科学、数学和生物学领域的一个新的研究热点,吸引了众多计算机科学家和生物学家的研究兴趣,而可用DNA计算机解决的数学问题的种类也迅速增长[10,11,12]。DNA计算的最大优点是其具有的海量存储和并行运算能力,因此,它理论上可克服电子计算机存储量小与运算速度慢的不足。而且,只要未来关于DNA计算机的生物技术走向成熟(无错码、链长适中、操作自动化等),其超级计算的成本将远低于现有基于VLSI结构的超级计算机的成本:目前为止,一个测试试管已可产生1018个DNA链,它可使1018位数据以数据并行的方式并行运行[13]。因此,DNA计算机可提供相当于1018个处理单元的并行性和O(1018)的存储空间。目前世界上最快的超级计算机在1000s内大约能并发处理128*1015位的信息,而DNA计算中耗时最长的“抽取”操作在1000s内可在试管中同时处理1018位的数据单元;DNA计算机的存储密度大约为磁带的1012倍。
到目前为止,利用DNA计算已经成功设计出许多数论及图论中NP难问题(如子集和、SAT、团问题等);Chang利用基于粘贴模型首次提出破解RSA密钥的DNA算法;在工程应用方面,诸如电梯调度等NP难问题和数字信号处理也已在DNA计算中得到解决。
但是,利用DNA计算的巨大并行性,采用完全穷举的方式,对于大规模集成电路测试产生目前尚没有相应DNA计算机算法。
4 研究内容与研究目标
应用DNA生物超级计算所具备的海量并行运算能力,力图解决现有测试方法中计算能力不足问题。
1)利用DNA计算存在的巨大并行性,设计基于电压测试产生的直接穷举的DNA计算机算法,结合生物实验与实际芯片对提出的算法进行测试和评估;
2)为了弥补电压测试的不足,进一步提高故障覆盖率,保证集成电路产品的高可靠性,设计基于电流测试产生的基于穷举的DNA计算机算法,结合生物实验与实际芯片对提出的算法进行测试和评估,通过与电压测试DNA计算机算法故障的覆盖率的比较,对所提出算法做进一步的改进;
3)从现有电子计算机中传统并行计算和并行处理的模型出发,分析DNA计算的基本生物操作的并行机制及其在并行方式和存储上所具有的特点,结合遗传算法、FAN算法等测试中的有效经典算法,考虑将传统并行处理的策略和DNA计算的特点相结合,提出可扩展新的DNA计算测试产生算法,算法应能显著降低DNA链长和DNA链数。
研究目标:利用DNA计算机模型,设计芯片错误测试的有效算法,解决现有芯片测试方法因为其要求的海量超级计算而无法保证测试准确率的问题。
5 采取的研究方法
1)DNA计算机模型的选取:针对芯片的功能部件及测试产生的特点,对目前主要的DNA计算模型进行综合比较与评价,并建立相应的评价体系,该体系能够充分考虑所要完成的各生物操作的功能、各功能在不同模型下实现的难易程度、生物操作本身的复杂度、DNA分子链的长度与问题规模间的关系和DNA计算中避免伪解和错解能力的高低等问题。然后,选取一功能上完备的具有执行基本算术和逻辑运算能力即计算上完备的模型,该模型应该具有良好的可扩展性。
2)基本逻辑运算与基本算术运算的DNA计算机算法的设计:大规模的集成电路芯片都是由基本的算术、逻辑部件组成,因此首先设计基本逻辑运算和算术运算是最终测试算法设计的关键。在正确选取了DNA计算模型之后,设计其相应的DNA计算机算法并运用实验手段进行分析改进。
3)集成电路中测试向量产生的DNA计算机算法设计:根据所选取的DNA计算模型及设计的基本算术及逻辑运算的DNA计算机算法,设计相应的基于DNA计算的集成电路测试向量产生的算法。同时,通过合作与交流,了解、借鉴和利用国内外最新DNA计算技术,用以指导求解上述问题的DNA计算机算法研究。
6 实验方案
实验上,采用生物分子计算研究所的普通PCR仪、DNA分子合成仪、杂交箱、测序仪、转移电泳槽、DNA片段分析系统、图像分析系统和电泳产品及各种生物酶等分子生物学的研究设备和研究药品,将设计的求解上述测试向量产生的DNA超级计算算法进行实验,将多次计算的结果在购置的以注入故障的芯片上进行测试,评估与分析,根据结果确认并完善理论成果,以达到预期研究目标。
1)针对芯片的功能部件及测试产生的特点,对目前主要的DNA计算模型进行综合比较与评价,并建立相应的评价体系并然后,选取一功能上完备的具有执行基本算术和逻辑运算能力即计算上完备的模型。
2)基本逻辑运算与基本算术运算的DNA计算机算法的设计并运用实验手段进行分析改进。
3)集成电路中测试向量产生的DNA计算机算法设计并通过在购置的已注入故障的芯片上进行测试评估。
7 结束语
本项研究首次将两者结合,试图利用DNA超级计算机的超级计算能力,解决电路测试呈指数增长的计算要求,具有明显的学科交叉性,将不仅为DNA超级计算开拓新的应用,还可探索为传统集成电路设计提供新的方法,具有相当的科学意义和应用价值。
参考文献
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测试算法 篇8
1数学模型建立
在确定测试性要求时, 需要对多种影响因素进行全面分析与权衡。根据装备系统的特点, 其测试性分配方法中考虑的主要影响因素包括:复杂度KZ、重要度KF、检测难度KD、隔离难度KG、成本系数KC。假设装备系统包含n个子系统。采用系统专家评价的方法确定装备系统的权重系数矩阵Hx和测试性指标权重系数矩阵HZ。则:装备系统权重系数矩阵 (n×10) :
式 (1) 中其物理意义分别为对应影响因素的对立事件。Hxi:表示第i个系统对应的各项影响因素及对立事件的权重系数。
测试性指标权重系数矩阵 (2×10) :
式 (2) 中HZ1i表示影响故障检测率指标的影响因素及对立事件的权重系数, HZ2i表示影响故障隔离率指标的影响因素及对立事件的权重系数。
考虑到故障率与系统复杂度成正比, 则故障率比例系数:
故障检测率指标由KZ、KF、决定。故障隔离率指标由决定。故障隔离率指标分解方法与故障检测率指标分解数学模型相同, 仅由于指标决定因素不同, 表达式中对应参数变化。
联合公式 (1) 和公式 (2) , 得到相应的比例系数矩阵。故障检测率比例系数矩阵 (n×4) :
故障隔离率比例系数矩阵 (n×4) :
对各系统对应比例系数进行求和计算, 得到对应的权重系数。故障检测率权重系数阵 (n×1) :
故障隔离率权重系数阵 (n×1) :
故障检测率权重因子:
故障隔离率权重因子:
故障检测率分解指标阵 (n×1) :
式 (10) 中:KFDRmax=Max (KFDR1, KFDR2, …, KFDRn) ;Psd为故障检测率指标要求;Pdmax为故障检测率工程可能实现的最大值。
故障隔离率分解指标阵 (n×1) :
式 (11) 中:KFIRmax=Max (KFIR1, KFIR2, …, KFIRn) ;Psg为故障检测率指标要求;Pgmax为故障隔离率工程可能实现的最大值。
2分配流程设计
复杂装备是一个庞大的大系统, 进行测试性指标分解时需要首先对装备顶层系统本身进行层次划分, 直到最后测试性设计实施的最小单元, 然后再每一层次间使用加权矩阵综合分配法进行测试性指标的分配, 具体流程如下:
Step1:确认测试性指标要求, 包括故障检测率、故障隔离率等;
Step2:根据装备构成特点, 对复杂的系统进行自顶向下的系统划分, 直到最小可测试单元;
Step3:组织专家评价机构, 根据各层面对应系统进行权重评估和各系统测试性指标对应的决定因素的权重评估;
Step4:分别根据公式 (1) 和公式 (2) 构建对应指标分配层面的装备权重系数矩阵和测试性指标权重系数矩阵;
Step5:根据装备系统权重系数矩阵和公式 (3) 计算故障率比例系数。并结合Step4的计算结果, 代入公式 (4) 或公式 (5) 中, 得到故障检测率比例系数矩阵和故障隔离率比例系数矩阵;
Step6:根据Step5的计算结果, 代入公式 (6) 或公式 (7) 中, 得到对应的权重系数矩阵。联合Step5中计算的故障比例系数, 代入公式 (8) 或公式 (9) 中, 分别计算得到故障检测率权重因子和故障隔离率权重因子;
Step7:分别将Step5和Step6的计算结果代入公式 (10) 和公式 (11) 中, 计算得到该层次对应故障检测率和故障隔离率的分配指标计算结果;
Step8:采用反演计算的方式, 对Step7计算的结果进行回归测试, 若回归测试结果大于装备顶层指标要求, 则指标分配成功, 否则, 可返回Step3进行重新审视和评估。
回归测试依据为:根据故障检测率或隔离率定义, 测试性指标分配结果必须满足以下关系, 即
式 (12) 中:Ps为指标分配后的系统对应的故障检测率或隔离率;Pi为各系统对应的故障检测率或隔离率;Psr为装备系统要求的故障检测率或隔离率。
3案例应用及分析
3.1计算条件设置
假设根据系统的功能, 将系统划分为向下划分为8个分系统, 记为:A1、A2、…、A8。为计算方便, 使用常数1…10表示各影响因素对故障检测概率的影响程度, 1为最低、10为最高, 则常数C=11。使用常数100表示各影响因素对故障隔离率的影响程度。考虑到采用加权矩阵综合分配方法进行故障检测率和故障隔离率的计算过程是相同, 本文仅以故障检测率指标的分配作为案例进行分析, 故障隔离率计算可参照执行。取Pdmax=0.97, 已知故障检测率指标要求为Psd=0.95。
3.2确定装备系统权重系数矩阵
采用公式 (1) 确定装备系统权重系数矩阵, 采用表格形式表示如下。
3.3确定测试性指标权重系数矩阵
采用公式 (2) 确定测试性指标权重系数矩阵, 采用表格形式表示如下。
3.4确定各比例系数
3.4.1故障率比例系数
在表1的基础上, 采用公式 (3) , 计算全系统故障率系数, 考虑到指标要求为两位小数, 出于计算结果精度的考虑, 计算结果保留四位小数。
3.4.2故障检测率比例系数和权重系数矩阵
根据公式 (4) 计算故障检测率比例系数矩阵和权重系数矩阵, 采用表格形式表示如下。
根据公式 (8) 计算系统的故障检测率权重因子
3.5确定各系统故障检测率指标
采用公式 (10) 进行各系统故障检测率指标计算, 其中KFDRmax=17.511 5, 应注意指标保留两位小数, 为确保工程实现的可靠性, 计算得到的故障检测率指标采用非零进位方式。
3.6指标分配正确性验证
根据公式 (12) , 对采用加权矩阵综合分配法分配的指标结果进行闭合性验证计算, 指标分配后, 系统最终的测试性故障检测率为0.953 3, 大于0.95的指标要求。分配结果表明, 测试性指标分配后指标满足系统测试性指标的要求, 分配过程正确、合理。
4结论
本文提出的应用于测试性指标分配的加权矩阵综合分配法特别注重工程应用的实用性和有效性, 算法有效综合了装备系统的系统构成、复杂度、重要度、检测及隔离工程实现难度、研制成本等多种因素, 很好的发挥了工程研制经验在新研装备系统中的作用, 参考了专家评价意见, 通过矩阵量化的形式, 对各种影响因素的比例系数、权重系数等进行了综合推演, 通过逐层分配的形式, 得出装备系统下属的各层次分系统及单机的测试性指标, 最后通过反演计算的方式进行分配结果闭合性检验。工程案例结果表明, 该算法是一种有效的测试性指标分配方法。
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[4] 苏永定, 刘冠军, 邱静, 等.系统测试性指标确定方法.测试技术学报, 2008;22 (5) :401—405Su Yongding, Liu Guanjun, Qiu Jing, et al.Research on system testability index determination method.Journal of Test and Measurement Technology, 2008;22 (5) :401—405
测试算法 篇9
随着武器装备对自动测试需求的提高,自动测试系统(ATS)正在成为现代装备维修的主要手段。并行测试技术是下一代ATS的关键技术之一,它不仅可以同时对多个被测试对象进行测试,还可以同时对1个被测对象的多个参数进行测试。通过并行测试,大幅度提高了测试资源的利用率,提高了测试系统的吞吐量,降低了测试成本[1]。在采用并行测试的过程中,需要考虑多任务同时并行调度引起的资源冲突、任务之间的时序约束以及测试总时间的最优化等问题。并行测试任务调度是一个难题。
将智能算法应用于并行测试任务调度问题,是目前研究的热点之一,文献[2]将遗传算法、文献[3]将蚁群算法、文献[4]将混合遗传禁忌算法分别应用于并行测试任务调度,取得了良好的效果。文章将粒子群算法(Particleswarmoptimization,PSO)应用于并行测试任务调度中,并对粒子群算法进行改进。通过实验验证,该算法在最优解或者近似最优解搜索的过程中,是有效和便于实现的。
1并行测试任务调度问题描述
并行测试任务调度问题可以进行如下描述:已知测试任 务集T= {t1,t2…tm}和测试资 源集R={r1,…rn},任务可以来自于多个被测设备或同一个被测设备,在给定各项任务所需的测试资源、任务之间的时序约束和测试时间集τ={τ1,τ2…τm}的前提下,确定测试调度方案,使得并行测试所需的总时间最短。在测试过程中,某一时刻一个资源只能被一项任务占用。
基于以上论述,建立如下模型:
(1)任务资源矩阵TRm×n:若TR(i,j)=1,则任务ti占用了资源rj,否则ti不占用资源rj;
(2)任务约束矩阵TSm×m:若TS(i,j)=1,则任务ti需先于tj执行,否则ti无需先于tj执行;
(3)任务调度矩阵Tpn×c:此矩阵为输出矩阵,横坐标表示资源,纵坐标表示执行步骤,若资源i在第j步调度中被任务k占用,则若Tp(i,j)=k,c为最大执行步骤。
2粒子群算法设计
2.1粒子群算法
粒子群算法由Eberhart和Kennedy在1995年提出,是一种基于群体智能的全局优化方法,通过模拟鸟群飞行觅食时的合作与竞争,指导优化搜索[5]。粒子群算法实现简单,所需参数少,全局优化能力强,在很多领域都得到了应用。
粒子群算法中的每个粒子都是解空间中一点,不同的粒子具有不同的速度和位置,由此决定个体适应度。通过粒子间的信息共享和相互学习,粒子根据自身的历史最佳适应度和群体的最佳适应度来更新速度和位置,从而向最优点靠拢。速度-位置更新公式如式(1)和式(2)所示:
其中,i为迭代次数,ω为惯性权重,random()为(0,1)之间的随机数,c1和c2为学习因子,合适的学习因子可以加快收敛速度且不易陷入局部最优,一般情况下取c1=c2=2;pi为当前粒子迄今为止搜索到的最优位置,g为整个粒子群搜索到的最优位置。
2.2粒子编码与解码
定义一个二维粒子如表1所示。
其中,第一维用自然数1,2…m表示任务,第二维用实数表示粒子的位置。因此第i个粒子可以用向量表示,其中j=1,2,…,m,表示待执行的任务,xij∈[1,C]为一个实数,C为最大执行步骤。
在对粒子进行解码时,对粒子的第二维即粒子位置xij进行取整操作,用INT(xij)表示。取整后的xij即表示任务j所对应的执行步骤。
2.3适应度函数
适应度函数为任务调度的总测试用时,即为各资源占用时间总和的最大值,各资源占用时间包括任务执行 时间和空 闲时间,表示为tTp(i,j)表示任务等待时间或资源空闲时间。
约束条件:a.若TS(i,j)=1,则N(Tp,ti)>N(Tp,tj);b.若R(TR,ti)=R(TR,tj),则N(Tp,ti)!=N(Tp,tj)。
a表示优先级高的任务先测试,条件b表示若2个任务所需资源冲突,则不能同时测试。
2.4对粒子群算法的改进
基本粒子群算法初期收敛速度快,但在后期却易陷入局部最优,需要很多次的迭代才能跳出。针对这个缺陷,众多学者提出了改进的方法[6]。文章提出了搜索邻域最佳粒子 代替当前 粒子的改 进方法。在粒子群迭代的前期,或者当所求得的最优解未达到期望 中的解时,粒子进行 正常的全 局开拓(exploration);在粒子群迭代的后期,或是当所求得的最优解达到期望中的解时,寻找当前粒子邻域中的K各点(K为指定常数),并找出其中适应值最小的那个点;若该点适应值比当前点更优,则替换当前点。这样,粒子在专注于自身最优解和全局最优解的基础上,能对粒子 的邻域进 行更进一 步的开掘(exploitation),从而以更快的速度跳出局部最优解并能提高求解的精度。
(1)粒子第d维的邻域作如下的定义:a.当前粒子第d维位置与群体最优粒子第d维位置相差大于某个预先指定的常数时,粒子主要在小范围内开掘,邻域的半径定义为下面3个值的最小值;当前粒子与群体最优粒子的距离、当前粒子与个体最优粒子的距离、当前粒子与边界的距离;b.当粒子第d维位置与群体最优粒子第d维位置相差小于指定常数时,粒子将在更大的范围内开掘,邻域的半径定义为上述3个值的最大值。
(2)对第i个粒子邻域的开掘采用式(3):
其中,ppjd表示开掘出的第j个粒子第d维的位置,pid表示第i个粒子的第d维的位置,rd表示第d维的邻域半径,random()是0~1之间的随机实数,djd表示方向,且
2.5算法描述
由于并行测试任务调度的特殊性,在进行算法描述前,需考虑如下几个问题:
(1)由于采用的是实数编码的方式,二维向量中的xij取整后为[1,C]中的随机整数,并不能保证生成的调度方案满足约束条件。
(2)由于粒子的位置取整后即为执行步骤,因此生成的调度方案可能会跳过中间某一步骤,从而成为不可行方案。不可行调度方案如表2所示。
文章采用以下方法来解决上述问题:
(1)初始化时,采用随机的方式生成各粒子的速度和位置,如果生成的方案为不可行方案,则重新生成,直到可行为止。
(2)采用惩罚的方法,即在计算的过程中,如果某个粒子所生成的调度方案为不可行调度方案,该粒子的适应值设定为一个较大的值。
(3)如果粒子更新后的位置超出了边界,则在最大值和最小值之间随机取值,保证粒子的多样性。
利用粒子群算法求解并行测试任务调度的流程可表示如下:
(1)设定粒子种群数量和最大迭代次数,对粒子群中的粒子的位置和速度进行初始化。
(2)对粒子进行解码生成调度方案,计算粒子的适应值,即最大结束时间,如果某个粒子所生成的调度方案为不可行调度方案,将该粒子的适应值设定为1个较大的值。
(3)是否达到一定的迭代次数或达到期望中的解?如果是,转(2),否则转(5)。
(4)根据公式(3)和(4)对粒子邻域进行开掘,并找出其中的最佳粒子,若该粒子比当前粒子更优,则替换之,转(6)。
(5)根据公式(1)和(2)对粒子群中粒子的位置和速度进行计算,如果被更新的粒子超过了被限制范围,那么就随机取值。
(6)是否达到最大迭代次数?如果是,输出全局最优粒子和最小的最大结束时间,根据全局最优粒子生成最佳调度方案;否则转向(2)。
3仿真实验
为了验证所提算法的可行性,以文献[7]中的实例进行测试。
3.1实验数据
3.2实验参数
实验以VC+ +6.0为仿真环 境,在Pentium-IV3G的PC上完成。粒子的种群大小设为50,惯性的权重ω采用线性递减,ωmin=0.4,ωmax=0.9,c1=c2=2,最大迭代次数为500。
3.3实验结果及分析
采用粒子群算法后得到的最优解为:
算法运行50次,所得的最 优解与文 献中的TaskScheduler-T算法和标 准遗传算 法 (SGA)一样,均为34s。同时,粒子群算法在种群多样性上有一定程度的改进,能够接受恶化解,可以更快地跳出局部最优解,具有更快的收敛速度。可见,粒子群算法可以较好地解决此类优化问题。
4结束语
测试算法 篇10
常规方法检测算法执行时间的思路是:在待测试的算法代码片段前, 创建一个变量记录当前的系统时间, 待算法代码片段执行完成后, 用另一个变量记录新的时间, 二者之差直观上即为算法代码片段的执行时间。这种方法在如DOS的单任务操作系统上是正确可行的。随着计算机技术的发展, 目前的PC机操作系统都是支持多任务[3]的, 操作系统分配时间片 (Time slice) 给每个任务轮流使用CPU。在多任务操作系统下, 使用常规时间测试方法检测算法代码片段执行时间所得的结果为算法在计算机的运行时间, 而不是算法在CPU的执行时间, 测得的时间比算法实际的执行时间大, 因此得不到精确的结果。程序执行时间的包含关系如图1所示。
在分析操作系统CUP时间片轮转分配机制特点的基础上, 通过对不同时间测试方法进行对比讨论, 总结出各自的优缺点, 并提出适用于.NET环境的精确算法执行时间测试的方法。
1 常规的时间测试方法
1.1 简易时间测试
时间测试为了检测算法代码片段的执行时间, 直接的方法即在算法代码前后分别记录系统时间, 二者之差直观上即为所求。常规方法时间测试流程如图2所示。
Win32 API向用户提供了Query Performance Counter () 函数和Query Performance Frequency () 函数[4]分别用于获取高精度计时器的值和硬件支持的高精度计数器的频率。应用此函数, 可进行高分辨率计时, 即可精确测得程序的运行时间, 精度为微秒级。示例代码如下:
该方法没有考虑操作系统的多任务调度, 简单直观地认为程序运行开始至终结所经历的时间即为算法代码片段的执行时间, 尽管结果精度很高, 依然是不准确的。因为代码执行时间是指从子程序调用开始到子程序返回主程序之间所需的时间, 而该方法所测得的时间是计算机运行程序的总时间, 其中包含了与程序同时运行的其他进程所用的时间, 测试结果偏大。
1.2. NET环境的常规时间测试
.NET Framework提供了对程序执行时间进行精准测试的Stopwatch类, 该类提供对计时器的刻度进行计数的方法, 以精确测量代码段的运行时间, 精度为微秒级。示例代码如下:
该方法同样没有考虑操作系统的多任务调度;并且由于.NET框架提供无用内存单元回收服务, 执行中的程序可能在.NET框架执行无用单元回收的任何一个时间暂停, 该方法没有考虑.NET框架的无用单元回收, 时间测试的结果会受此影响而偏大。
2 适用于.NET环境的时间测试方法
Windows是支持多任务的操作系统, 其多任务处理有协同式多任务和抢先式多任务两类模式。Windows加载程序时, 由Load Module () 函数创建任务数据库 (TDB) , 操作系统根据TDB完成任务调度。不管是哪种模式, 并行执行的各个任务都必须遵循操作系统的任务调度策略以占有CPU控制权。.NET框架中的公共语言运行库 (CLR) 提供内存管理和无用单元回收服务。.NET用内存中的堆来分配存储空间, .NET框架会不定时检测程序中有无引用堆中数据的行为, 为释放内存空间, .NET框架会及时通过无用单元回收清理无用数据。无用单元回收可能在程序执行中的任何时候发生。
为精准检测算法执行时间, 需要考虑操作系统的多任务调度和.NET框架无用单元回收可能造成的影响:
(1) .NET环境下的程序, 都运行在应用程序域 (APP Domain) 中, 为避免操作系统的多任务时间片分配对测试结果造成影响, 需保证待测试的算法代码只在当前进程中执行, 而不是操作系统中同时执行的其他任务里。
(2) 为避免无用单元回收对时间测试造成的干扰, 应控制程序在无用单元回收完成之后再执行。存储在堆中的每一个对象都有finalizer () 方法, 即清除对象前的最后步骤。进行时间测试时, 程序应等待堆上所有对象的finalizer () 方法执行后再继续。
适用于.NET环境的时间测试流程如图3所示。
示例代码如下:
分析:上述方法考虑了操作系统多任务调度和.NET框架无用单元回收可能造成的影响, 测得的时间为精确的算法代码在CPU的执行时间, 精度为微秒级, 测试结果正确精准。
3 仿真实验
为避免IO等无关操作对算法执行时间的测试结果可能造成的影响, 选用纯数值计算方法, 以变步长梯形求积法和连分式求积法[5]两种数值积分算法为例, 分别使用常规方法和适用于.NET环境的方法进行时间测试。计算实例如式 (1) 。
为放大测试时间的对比效果, Demo中算法循环执行1000次。在Pentium (R) Dual-Core CPU T4400@2.20GHz, 2G内存的计算机上运行测试Demo, 对比不同方法的测试时间, 单位为微秒, 实验结果如表1所示。
表1中的实验结果表明:适用于.NET环境的时间测试方法测试的结果较常规测试方法更准确和稳定, 能为精确分析和评价算法的执行效率提供有效可靠的参考。
4 结语
时间测试在算法的执行效率分析中, 是很实用的一种方法。通过对程序运行环境特点的分析, 指出常规方法时间测试的不准确之处所在, 并提出适用于.NET环境的时间测试方法。所提出的时间测试方法, 能对.NET环境下进行算法代码片段的执行时间提供准确稳定的测试结果, 为精确分析和评价算法的执行效率提供有效可靠的参考。
摘要：常规的时间检测方法, 在Windows的CPU时间片轮转多任务分配机制下, 无法准确检测程序中算法的执行时间。为精确检测程序中算法的执行时间, 通过分析程序运行环境的特点, 说明不同时间测试方法的优缺点, 并给出代码示例, 对应提出了适用于.NET环境的时间测试方法。应用此方法, 通过对数值积分算法的时间检测得出多组数据。对比结果表明, 此方法较常规方法检测所得的时间更为准确, 能为精确分析和评价算法的执行效率提供有效可靠的参考。
关键词：时间测试,算法效率评价,运行时间,CPU时间,.NET环境
参考文献
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