河北工業(yè)大學(xué)軟件測(cè)試Ch3-軟件測(cè)試方法-黑盒

軟件測(cè)試方法和技術(shù)

第2版

第3章軟件測(cè)試的方法3.2黑盒測(cè)試方法3.2.1等價(jià)類劃分法3.2.2邊界值分析法3.2.3判定表方法3.2.4因果圖法3.2.5正交試驗(yàn)法3.2.6功能圖法3.2.7錯(cuò)誤推測(cè)法3.2.1等價(jià)類劃分方法將程序可能的輸入數(shù)據(jù)分成若干個(gè)子集，從每個(gè)子集選取一個(gè)代表性的數(shù)據(jù)作為測(cè)試用例，等價(jià)類是某個(gè)輸入域的子集，在該子集中每個(gè)輸入數(shù)據(jù)的作用是等效的分為有效等價(jià)類和無(wú)效等價(jià)類。有效等價(jià)類是有意義的、合理的輸入數(shù)據(jù)，可檢查程序是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)格說(shuō)明中所規(guī)定的功能和性能。無(wú)效等價(jià)類與有效等價(jià)類的意義相反在分析需求規(guī)格說(shuō)明的基礎(chǔ)上劃分等價(jià)類，列出等價(jià)類表設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，要同時(shí)考慮這兩種等價(jià)類。因?yàn)檐浖粌H要能接收合理的數(shù)據(jù)，也要能經(jīng)受意外的考驗(yàn)。經(jīng)過(guò)正反的測(cè)試才能確保軟件具有更高的可靠性。allinputsi1i4i2i3確定等價(jià)類的方法在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個(gè)數(shù)的情況下，則可以確立一個(gè)有效等價(jià)類和兩個(gè)無(wú)效等價(jià)類inrangegreaterthanrangelessthanrangevaluegreaterthanvaluelessthanvalue在輸入條件規(guī)定了輸入值的集合或者規(guī)定了“必須如何”的條件的情況下，可以確立一個(gè)有效等價(jià)類和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類。在輸入條件是一個(gè)布爾量的情況下，可確定一個(gè)有效等價(jià)類和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類確定等價(jià)類的方法（2）notmemberofsetmemberofsetBooleanNon-Boolean確定等價(jià)類的方式(3)在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值(假定n個(gè))，并且程序要對(duì)每一個(gè)輸入值分別處理的情況下，可確立n個(gè)有效等價(jià)類和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類。在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則的情況下，可確立一個(gè)有效等價(jià)類(符合規(guī)則)和若干個(gè)無(wú)效等價(jià)類(從不同角度違反規(guī)則)。個(gè)人月收入-x

稅率

x<=16000%1600<x<21005%500<=x<360010%3600<=x<660015%6600<=x<2160020%21600<=x<4160025%……>10160045%等價(jià)類測(cè)試用例-Example等價(jià)類1:Integer等價(jià)類2:Decimalfraction等價(jià)類3:Negative等價(jià)類4:Invalidinput根據(jù)等價(jià)類創(chuàng)建測(cè)試用例的步驟建立等價(jià)類表，列出所有劃分出的等價(jià)類：為每個(gè)等價(jià)類規(guī)定一個(gè)唯一的編號(hào)；設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未覆蓋的有效等價(jià)類重復(fù)c)，最后使得所有有效等價(jià)類均被測(cè)試用例所覆蓋；設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)試用例，使其只覆蓋一個(gè)無(wú)效等價(jià)類。重復(fù)e)使所有無(wú)效等價(jià)類均被覆蓋。輸入條件有效等價(jià)類無(wú)效等價(jià)類………………3.2.2邊界值分析方法程序的很多錯(cuò)誤發(fā)生在輸入或輸出范圍的邊界上，因此針對(duì)各種邊界情況設(shè)置測(cè)試用例，可以發(fā)現(xiàn)不少程序缺陷。BVA–BoundaryValueAnalysis設(shè)計(jì)方法：確定邊界情況（輸入或輸出等價(jià)類的邊界）選取正好等于、剛剛大于或剛剛小于邊界值作為測(cè)試數(shù)據(jù)確定邊界值的方法如果輸入條件規(guī)定了值的范圍，則應(yīng)取剛達(dá)到這個(gè)范圍的邊界的值，以及剛剛超越這個(gè)范圍邊界的值作為測(cè)試輸入數(shù)據(jù)。如果輸入條件規(guī)定了值的個(gè)數(shù)，則用最大個(gè)數(shù)、最小個(gè)數(shù)、比最小個(gè)數(shù)少一、比最大個(gè)數(shù)多一的數(shù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)。abab確定邊界值的方法（2）如果程序的規(guī)格說(shuō)明給出的輸入域或輸出域是有序集合，則應(yīng)選取集合的第一個(gè)元素和最后一個(gè)元素作為測(cè)試用例。如果程序中使用了一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)選擇這個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邊界上的值作為測(cè)試用例。TestcasesforABS(x):classx<0,arbitraryvalue: x=-10classx>=0,arbitraryvalue x=100classesx<0,x>=0,onboundary: x=0classesx<0,x>=0,belowandabove: x=-1,x=1正常值（有效類）:X1=123123邊界值:X2=12345邊界值:X3=1234567邊界值:X4=1邊界值:X5=0無(wú)效類的值:X6=-123123無(wú)效類的值:X7=asdasd其它?BVA示例2測(cè)試限制性用戶輸入：6位正整數(shù)

無(wú)效值:X8=000123

X9=asd123X10=EmptyBVA示例3Testcases:任意的正常值:隨機(jī)選擇幾個(gè)選項(xiàng)

邊界值:選擇所有選項(xiàng)

邊界值:一個(gè)都不選

邊界值:選擇一個(gè)選項(xiàng)二進(jìn)制Term取值范圍BitNibbleByteWordKiloMegaGigaTera0or10-15<Halfbyte>0-2550-65535or0-429496729510241048576107374182410995116277760和1,byte由8bits構(gòu)成,字由4bytes構(gòu)成,…ASCIITableCharacterASCIIValueCharacter

ASCIIValueNullSpace/0129;@A0324748495057586465BYZ[‘a(chǎn)byz{66899091969798121122123字符編輯域DefaultEmptyBlankNullZeroNone一些特殊的邊界值數(shù)值字符位置數(shù)量速度位置體積First/last，F(xiàn)irst-1/Last+1Min/Max，Min-1/max+1Star/Finish，Start-1/Finish+1Empty/FullLessthanempty/morethanfullSlower/FasterLargest/SmallestOver/Under，justOver/JustUnderShortest/Longest……3.2.3判定表方法在實(shí)際應(yīng)用中，許多輸入是由多個(gè)因素構(gòu)成，而不是單一因素，這時(shí)就需要多因素組合分析。對(duì)于多因素，有時(shí)可以直接對(duì)輸入條件進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，不需要進(jìn)行因果分析，即直接采用判定表方法。一個(gè)判定表由“條件和活動(dòng)”兩部分組成，也就是列出了一個(gè)測(cè)試活動(dòng)執(zhí)行所需的條件組合，所有可能的條件組合定義了一系列的選擇，而測(cè)試活動(dòng)需要考慮每一個(gè)選擇。判定表1)條件樁（ConditionStub）：列出了問(wèn)題得所有條件。通常認(rèn)為列出的條件的次序無(wú)關(guān)緊要。2)動(dòng)作樁（ActionStub）：列出了問(wèn)題規(guī)定可能采取的操作。這些操作的排列順序沒(méi)有約束。3)條件項(xiàng)（ConditionEntry）：列出針對(duì)它左列條件的取值。在所有可能情況下的真假值。4)動(dòng)作項(xiàng)（ActionEntry）：列出在條件項(xiàng)的各種取值情況下應(yīng)該采取的動(dòng)作。判定表判定表的建立步驟：（根據(jù)軟件規(guī)格說(shuō)明）1)確定規(guī)則的個(gè)數(shù).假如有n個(gè)條件。每個(gè)條件有兩個(gè)取值（0,1）,故有2n種規(guī)則。2)列出所有的條件樁和動(dòng)作樁。3)填入條件項(xiàng)。4)填入動(dòng)作項(xiàng)。得到初始判定表。5)簡(jiǎn)化.合并相似規(guī)則（相同動(dòng)作）。判定表問(wèn)題要求：”……對(duì)功率大于50馬力的機(jī)器、維修記錄不全或已運(yùn)行10年以上的機(jī)器，應(yīng)給予優(yōu)先的維修處理……”。這里假定，“維修記錄不全”和“優(yōu)先維修處理”均已在別處有更嚴(yán)格的定義。請(qǐng)建立判定表。判定表解答：①確定規(guī)則的個(gè)數(shù)：這里有3個(gè)條件，每個(gè)條件有兩個(gè)取值，故應(yīng)有2*2*2=8種規(guī)則。②列出所有的條件茬和動(dòng)作樁：③填入條件項(xiàng)?？蓮淖詈?行條件項(xiàng)開(kāi)始，逐行向上填滿。

④填入動(dòng)作樁和動(dòng)作頂。這樣便得到形如圖的初始判定表判定表判定表判定表B.Beizer指出了適合使用判定表設(shè)計(jì)測(cè)試用例的條件：①規(guī)格說(shuō)明以判定表形式給出,或很容易轉(zhuǎn)換成判定表。②條件的排列順序不會(huì)也不影響執(zhí)行哪些操作。③規(guī)則的排列順序不會(huì)也不影響執(zhí)行哪些操作。④每當(dāng)某一規(guī)則的條件已經(jīng)滿足,并確定要執(zhí)行的操作后,不必檢驗(yàn)別的規(guī)則。⑤如果某一規(guī)則得到滿足要執(zhí)行多個(gè)操作,這些操作的執(zhí)行順序無(wú)關(guān)緊要。判定表3.2.4因果圖法多種輸入條件的組合，產(chǎn)生多種結(jié)果設(shè)計(jì)測(cè)試用例。設(shè)計(jì)方法：分析軟件規(guī)格說(shuō)明文檔描述的哪些是原因（輸入條件），哪些是結(jié)果（輸出條件），給每個(gè)原因和結(jié)果賦予一個(gè)標(biāo)示符。找出原因與結(jié)果，原因與原因之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，劃出因果圖在因果圖上標(biāo)上哪些不可能發(fā)生的因果關(guān)系，表明約束或限制條件根據(jù)因果圖，創(chuàng)建判定表，將復(fù)雜的邏輯關(guān)系和多種條件組合很具體明確的表示出來(lái)把判定表的每一行作為依據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)試用例。因果圖:例1某軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)包含這樣的要求：第一列字符必須是A或B，第二列字符必須是一個(gè)數(shù)字，在此情況下進(jìn)行文件的修改，但如果第一列字符不正確，則給出信息L；如果第二列字符不是數(shù)字，則給出信息M。因果圖法:例1

原因：

1——第一列字符是A；

2——第一列字符是B；

3——第二列字符是一數(shù)字。

結(jié)果：

21——修改文件；

22——給出信息L；

23——給出信息M。因果圖法:例1因果圖法輸入條件的約束①E約束（異）：a和b中至多有一個(gè)可能為1，即a和b不能同時(shí)為1。②I約束（或）：a、b和c中至少有一個(gè)必須是1，即a、b和c不能同時(shí)為0。

③O約束（唯一）；a和b必須有一個(gè)，且僅有1個(gè)為1。

④R約束（要求）：a是1時(shí)，b必須是1，即不可能a是1時(shí)b是0。因果圖法輸出條件約束類型

輸出條件的約束只有M約束（強(qiáng)制）：若結(jié)果a是1，則結(jié)果b強(qiáng)制為0。因果圖法

采用因果圖法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的步驟：1)分析軟件規(guī)格說(shuō)明描述中,那些是原因(即輸入條件或輸入條件的等價(jià)類),那些是結(jié)果(即輸出條件),并給每個(gè)原因和結(jié)果賦予一個(gè)標(biāo)識(shí)符。2)分析軟件規(guī)格說(shuō)明描述中的語(yǔ)義，找出原因與結(jié)果之間,原因與原因之間對(duì)應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)這些關(guān)系,畫(huà)出因果圖。3)由于語(yǔ)法或環(huán)境限制,有些原因與原因之間,原因與結(jié)果之間的組合情況不可能出現(xiàn)，為表明這些特殊情況,在因果圖上用一些記號(hào)表明約束或限制條件。4)把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表。5)把判定表的每一列拿出來(lái)作為依據(jù),設(shè)計(jì)測(cè)試用例。因果圖法:例2分析中國(guó)象棋走馬的實(shí)際情況（下面未注明的均指的是對(duì)馬的說(shuō)明），馬走日字型（鄰近交叉點(diǎn)無(wú)棋子），遇到對(duì)方棋子可以吃掉，遇到本方棋子不能落到該位置。根據(jù)上述說(shuō)明，下面列出走棋出現(xiàn)的情況和結(jié)果。A落點(diǎn)在棋盤(pán)上；B落點(diǎn)與起點(diǎn)構(gòu)成日字C移動(dòng)棋子；D落點(diǎn)處為對(duì)方棋子;

E落點(diǎn)處為自己方棋子；F移動(dòng)棋子，并除去對(duì)方棋子；G落點(diǎn)方向的鄰近交叉點(diǎn)無(wú)棋子;H不移動(dòng)棋子I落點(diǎn)處無(wú)棋子試畫(huà)出中國(guó)象棋中走馬的因果圖（提示：需要一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)表示從起點(diǎn)走到落點(diǎn)符合象棋規(guī)則）因果圖法:例3有效等價(jià)類:

輸入條件

有效類.

abs(N) N0,N0

maxint kmaxint,

k>maxint測(cè)試用例: maxint N result maxint N result 55 10 55 100 0 0

54 10 error 100 -1 1

56 10 55 100 1 1

0 0 0 … … …給定maxint和N，如果結(jié)果<=maxint，則按以下公式計(jì)算；否則提示出錯(cuò):

K=0|N|kresult=

kmaxintkmaxintN0N0kerrorandxorandCauses

kmaxint

1 1 0 0Inputs

kmaxint

0 0 1 1 N0 1 0 1 0 N0 0 1 0 1Effects k 1 1 0 0Outputs error 0 0 1

1因果圖法:例31100error0011kEffects1010N00101N01100kmaxint0011kmaxintCauseCaseMatrix:因果圖法:例3因果圖法:例4有一個(gè)處理單價(jià)為5角錢(qián)的飲料的自動(dòng)售貨機(jī)軟件測(cè)試用例的設(shè)計(jì)。其規(guī)格說(shuō)明如下：若投入5角錢(qián)或1元錢(qián)的硬幣，押下〖橙汁〗或〖啤酒〗的按鈕，則相應(yīng)的飲料就送出來(lái)。若售貨機(jī)沒(méi)有零錢(qián)找，則一個(gè)顯示〖零錢(qián)找完〗的紅燈亮，這時(shí)在投入1元硬幣并押下按鈕后，飲料不送出來(lái)而且1元硬幣也退出來(lái)；若有零錢(qián)找，則顯示〖零錢(qián)找完〗的紅燈滅，在送出飲料的同時(shí)退還5角硬幣。因果圖法:例4原因：1.售貨機(jī)有零錢(qián)找2.投入1元硬幣3.投入5角硬幣4.押下橙汁按鈕5.押下啤酒按鈕結(jié)果：21.售貨機(jī)〖零錢(qián)找完〗燈亮

22.退還1元硬幣23.退還5角硬幣

24.送出橙汁飲料25.送出啤酒飲料因果圖法:例4中間結(jié)點(diǎn)：11.投入1元硬幣且押下飲料按鈕12.押下〖橙汁〗或〖啤酒〗的按鈕13.應(yīng)當(dāng)找5角零錢(qián)并且售貨機(jī)有零錢(qián)找14.錢(qián)已付清因果圖法:例4因果圖法:例4因果圖法:例5某銷售系統(tǒng)的“供貨折扣計(jì)算模塊”，采用如下規(guī)則計(jì)算供貨折扣：(1)當(dāng)客戶為批發(fā)型企業(yè)時(shí)，若訂貨數(shù)大于50件，發(fā)貨距離不超過(guò)50km，則折扣率為15%，而當(dāng)發(fā)貨距離超過(guò)50km時(shí)，折扣率為10%；（2）當(dāng)客戶為非批發(fā)企業(yè)時(shí)，若訂貨數(shù)大于50件，發(fā)貨距離不超過(guò)50km，則折扣率為10%，并派人跟車，而當(dāng)發(fā)貨距離超過(guò)50km時(shí)折扣率為5%因果圖法:例5解題步驟步驟一：設(shè)定條件1批發(fā)型企業(yè)2非批發(fā)型企業(yè)3訂貨數(shù)>504發(fā)貨距離不超過(guò)50km5發(fā)貨距離超過(guò)50km步驟二：設(shè)定中間結(jié)果若訂貨數(shù)>50,并且發(fā)貨距離不超過(guò)50km因果圖法:例5步驟三：設(shè)定結(jié)果21折扣率15%22折扣率10%23折扣率10%，并且跟車24折扣率5%3.2.7錯(cuò)誤推測(cè)法基于經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)推測(cè)程序中所有可能存在的各種錯(cuò)誤，從而有針對(duì)性地設(shè)計(jì)測(cè)試用例。發(fā)現(xiàn)程序經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤的方法：?jiǎn)卧獪y(cè)試中發(fā)現(xiàn)的模塊錯(cuò)誤；產(chǎn)品的以前版本曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤；輸入數(shù)據(jù)為0或字符為空；當(dāng)軟件要求輸入時(shí)(比如在文本框中),不是沒(méi)有輸入正確的信息，而是根本沒(méi)有輸入任何內(nèi)容，單單按了Enter鍵；這種情況在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中常常忽視，程序員也可能經(jīng)常遺忘，但是在實(shí)際使用中卻時(shí)有發(fā)生。程序員總會(huì)習(xí)慣性的認(rèn)為用戶要么輸入信息，不管是看起來(lái)合法的或非法的信息，要不就會(huì)選擇Cancel鍵放棄輸入，3.3靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試將需求和設(shè)計(jì)的評(píng)審也納入測(cè)試的范疇，可以看作是廣義測(cè)試靜態(tài)測(cè)試包括對(duì)軟件產(chǎn)品的需求和設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)的評(píng)審、對(duì)程序代碼的復(fù)審等靜態(tài)分析的查錯(cuò)和分析功能是其他方法所不能替代的，可以采用人工檢測(cè)和計(jì)算機(jī)輔助靜態(tài)分析手段進(jìn)行檢測(cè)，但越來(lái)越多地采用工具進(jìn)行自動(dòng)化分析動(dòng)態(tài)測(cè)試是通過(guò)真正運(yùn)行程序發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，通過(guò)觀察代碼運(yùn)行過(guò)程，來(lái)獲取系統(tǒng)信息，對(duì)系統(tǒng)行為進(jìn)行驗(yàn)證。3.4主動(dòng)測(cè)試和被動(dòng)測(cè)試主動(dòng)測(cè)試方法：測(cè)試人員主動(dòng)向被測(cè)試對(duì)象發(fā)送請(qǐng)求、或借助數(shù)據(jù)、事件驅(qū)動(dòng)被測(cè)試對(duì)象的行為，從而驗(yàn)證被測(cè)試對(duì)象的反應(yīng)或輸出結(jié)果被動(dòng)測(cè)試方法：測(cè)試人員不干預(yù)產(chǎn)品的運(yùn)行，而是被動(dòng)地監(jiān)控產(chǎn)品在實(shí)際環(huán)境中運(yùn)行，通過(guò)一定的被動(dòng)機(jī)制來(lái)獲得系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，包括輸入、輸出數(shù)據(jù).3.5形式化測(cè)試方法3.5.1形式化方法3.5.2形式化驗(yàn)證3.5.3基于模型的軟件測(cè)試3.5.4擴(kuò)展有限狀態(tài)機(jī)方法3.5.1形式化方法形式化方法實(shí)際上就是基于數(shù)學(xué)的方法來(lái)描述目標(biāo)軟件系統(tǒng)屬性的一種技術(shù)凡是采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)語(yǔ)言、具有精確的數(shù)學(xué)語(yǔ)義的方法，都稱為形式化方法。形式化規(guī)范說(shuō)明語(yǔ)言，一般由3個(gè)主要的成分構(gòu)成：語(yǔ)法、語(yǔ)義和一組關(guān)系形式化方法更大作用是體現(xiàn)在軟件規(guī)格和驗(yàn)證之上，這包括軟件系統(tǒng)的精確建模和軟件規(guī)格特性的具體描述，即可以看作是面向模型的形式化方法和面向?qū)傩缘男问交椒ㄐ问交木唧w方法基于模型的方法，如Z語(yǔ)言、B語(yǔ)言等代數(shù)方法，如OBJ、CLEAR、ASL、ACT等過(guò)程代數(shù)方法，如CSP、CCS、ACP、LOTOS、TPCCS等基于邏輯的方法，如區(qū)間時(shí)序邏）、Hoare邏輯、模態(tài)邏輯、時(shí)序邏輯、時(shí)序代理模型等?；诰W(wǎng)絡(luò)的方法3.5.2形式化驗(yàn)證形式化驗(yàn)證，就是根據(jù)某些形式規(guī)范或?qū)傩?，使用形式邏輯方法證明其正確性或非正確性。一般通過(guò)形式化規(guī)范進(jìn)行分析和推理