随着计算机技术的迅速发展，软件的应用服务已经渗透到人们工作、生活的方方面面，并对人们生活、企业发展和社会进步产生了巨大影响。在人们对软件应用巨大需求的推动下，应用软件的规模不断扩大，软件设计复杂度不断提高，为了适应在广泛应用情况下出现的各种各样的问题，需要严格保证软件的质量。软件测试是保证软件质量、提高软件可靠性的关键。但软件测试需要耗费巨大的人力、物力和时间，提高软件测试的自动化程度对于确保软件质量、降低软件开发成本都是非常重要的。其中，提高生成软件功能测试用例的自动化程度是提高软件测试自动化程度的关键，而对测试用例进行优化则是进一步提高自动化用例质量，节约测试成本的必然要求。本文分别针对Web应用系统、Windows应用程序、移动应用程序三大软件应用平台的特点，提出了适用于这三种系统的功能测试用例自动化生成和优化技术：通过服务日志和服务配置文件对Web应用进行基于用户会话生成的测试用例生成和概念格的用例约简；对Windows程序采用事件流图建模，利用微软UIAutomation框架和蚁群算法进行功能测试用例生成和优化；对Android手机应用采用基于活动页面的爬行算法生成测试用例序列，并结合一些开源工具和框架对提出一种低成本实用的功能自动化测试方法。业界对于Web和Windows的测试自动化基本还停留在录制回放阶段，而对于新生移动应用程序测试研究才刚起步，大部分的移动应用还处于人工测试阶段，因此本研究课题对于促进软件测试自动化具有重要的现实意义。