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軟件測(cè)試技術(shù)

第3章黑盒測(cè)試第3章測(cè)試用例設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)于黑盒測(cè)試的基本認(rèn)識(shí)等價(jià)類劃分法邊界值分析法判定表驅(qū)動(dòng)法因果圖法正交實(shí)驗(yàn)法場(chǎng)景法錯(cuò)誤推測(cè)法黑盒測(cè)試應(yīng)用策略黑盒測(cè)試與白盒測(cè)試的優(yōu)缺點(diǎn)與對(duì)比2/1163.1對(duì)于黑盒測(cè)試的基本認(rèn)識(shí)定義:從用戶的角度去驗(yàn)證軟件功能,重點(diǎn)關(guān)注的是用戶的需求,通過程序界面和接口的外部操作實(shí)現(xiàn)端到端的測(cè)試。分類:黑盒測(cè)試一般可分為功能測(cè)試和非功能測(cè)試兩大類。3/116黑盒測(cè)試主要檢測(cè)如下一些錯(cuò)誤:軟件功能不滿足需求或者有遺漏。人機(jī)交互界面錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)庫訪問錯(cuò)誤以及不能保持外部信息完整性錯(cuò)誤。軟件性能、安全性、可靠性和兼容性等非功能特性不滿足需求。程序初始化和終止錯(cuò)誤。4/116黑盒測(cè)試的優(yōu)點(diǎn):黑盒測(cè)試與軟件具體實(shí)現(xiàn)無關(guān),因此黑盒測(cè)試用例在程序具體實(shí)現(xiàn)方法變化后仍可使用。軟件具體實(shí)現(xiàn)與黑盒測(cè)試用例設(shè)計(jì)可以同步進(jìn)行,因此能夠節(jié)約軟件項(xiàng)目總體開發(fā)時(shí)間。5/116

3.2等價(jià)類劃分法3.2.1等價(jià)類劃分思想 3.2.2等價(jià)類劃分的規(guī)則 3.2.3測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例6/1163.2.1等價(jià)類劃分思想 基本思想:如何將輸入數(shù)據(jù)集合劃分為多個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)子集合(即等價(jià)類),使得每個(gè)等價(jià)類中選取的數(shù)據(jù)可以代表該類中的其它數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn):通過等價(jià)類劃分法,我們可以將不能窮舉的輸入數(shù)據(jù)合理劃分為有限個(gè)數(shù)的等價(jià)類,然后在每個(gè)等價(jià)類中選取少量數(shù)據(jù)來代替對(duì)于這一類其它數(shù)據(jù)的測(cè)試。7/116劃分的基礎(chǔ):在分析需求規(guī)格說明的基礎(chǔ)上劃分等價(jià)類,不需要考慮程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將所有可能的輸入數(shù)據(jù)劃分為若干個(gè)互不相交的子集。也就是說,所有等價(jià)類的并集即是整個(gè)輸入域,各等價(jià)類數(shù)據(jù)之間互不相交。每個(gè)等價(jià)類中的各個(gè)輸入數(shù)據(jù)對(duì)于揭示程序錯(cuò)誤都是等效的,如果用等價(jià)類中的一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試不能發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤,那么用該等價(jià)類中的其它數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試也不可能發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤。8/116整數(shù)相加程序的等價(jià)類劃分例子:對(duì)兩個(gè)整型數(shù)據(jù)相加的程序,可以將其輸入域劃分為如表3-1所示的9個(gè)等價(jià)類,用9個(gè)測(cè)試用例代表了眾多輸入數(shù)據(jù)組合情況。表3-1整數(shù)相加程序的等價(jià)類劃分等價(jià)類編號(hào)加數(shù)1加數(shù)2測(cè)試用例1正整數(shù)正整數(shù)4+62正整數(shù)零5+03正整數(shù)負(fù)整數(shù)6+(-7)4零正整數(shù)0+85零零0+06零負(fù)整數(shù)0+(-9)7負(fù)整數(shù)正整數(shù)(-2)+(-5)8負(fù)整數(shù)零(-7)+09負(fù)整數(shù)負(fù)整數(shù)(-6)+(-10)9/116“有效等價(jià)類”和“無效等價(jià)類”“有效等價(jià)類”是指對(duì)于程序的規(guī)格說明來說是合理的、有意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合,利用有效等價(jià)類可以檢驗(yàn)程序是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)格說明中所規(guī)定的功能和性能要求?!盁o效等價(jià)類”與有效等價(jià)類相反,是指對(duì)程序的規(guī)格說明來說是無意義、不合理的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合,利用無效等價(jià)類可以檢驗(yàn)程序是否具有容錯(cuò)性和較高的可靠性。10/1163.2.2等價(jià)類劃分的規(guī)則 (1)按輸入?yún)^(qū)間劃分如果規(guī)格說明規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的取值范圍或者是規(guī)定了取值數(shù)量的情況下,可以確定一個(gè)有效等價(jià)類和兩個(gè)無效等價(jià)類。第一種情況,在確定了取值范圍的情況下,例如統(tǒng)計(jì)學(xué)生成績(jī)的程序規(guī)定學(xué)生成績(jī)范圍是0≤成績(jī)≤100,其等價(jià)類的劃分如圖3-1所示。圖3-1按輸入?yún)^(qū)間劃分等價(jià)類11/1163.2.2等價(jià)類劃分的規(guī)則 (2)按數(shù)值集合劃分(3)按離散數(shù)值劃分(4)按限制條件或規(guī)則劃分(5)按布爾量取值劃分(6)細(xì)分等價(jià)類12/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 步驟:(1)按照表3-2所示建立等價(jià)類表,列舉出所有劃分的有效等價(jià)類和無效等價(jià)類。表3-2等價(jià)類表(2)給每一個(gè)等價(jià)類規(guī)定一個(gè)唯一的編號(hào)。(3)設(shè)計(jì)一個(gè)有效等價(jià)類測(cè)試用例,使其盡可能多的覆蓋尚未覆蓋的有效等價(jià)類。重復(fù)這一步驟,直到所有的有效等價(jià)類都被測(cè)試用例所覆蓋。(4)設(shè)計(jì)一個(gè)無效等價(jià)類測(cè)試用例,使其只覆蓋一個(gè)無效等價(jià)類。重復(fù)這一步驟,直到所有的無效等價(jià)類都被測(cè)試用例所覆蓋。輸入條件有效等價(jià)類無效等價(jià)類………………13/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 實(shí)例:三角形問題可以按照表3-3所示建立等價(jià)類表,列舉出所有的有效等價(jià)類和無效等價(jià)類,并且給每一個(gè)等價(jià)類規(guī)定一個(gè)唯一的編號(hào)。表3-3三角形問題的等價(jià)類表輸入條件有效等價(jià)類無效等價(jià)類是否為一般三角形A>0(1)B>0(2)C>0(3)A+B>C(4)B+C>A(5)A+C>B(6)A≤0(7)B≤0(8)C≤0(9)A+B≤C(10)B+C≤A(11)A+C≤B(12)14/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 實(shí)例:三角形問題表3-3續(xù)表輸入條件有效等價(jià)類無效等價(jià)類是否為等腰三角形A=B(13)B=C(14)A=C(15)A≠BandB≠CandA≠C(16)是否為等邊三角形A=BandB=CandA=C(17)A≠B(18)B≠C(19)A≠C(20)15/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 實(shí)例:三角形問題表3-4三角形問題的等價(jià)類測(cè)試用例用例編號(hào)A,B,C覆蓋等價(jià)類編號(hào)輸出14,5,81~6一般三角形26,6,81~6,13等腰三角形37,5,51~6,1445,6,51~6,1556,6,61~6,17等邊三角形60,4,57不能構(gòu)成一個(gè)三角形75,-3,7883,4,0993,5,810108,3,411115,9,412126,7,81~6,16非等腰三角形135,6,61~6,14,18非等邊三角形145,6,51~6,15,19156,6,71~6,13,2016/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 實(shí)例:我國(guó)的固定電話號(hào)碼一般由“地區(qū)碼+電話號(hào)碼”組成,主要的編碼規(guī)則如下:(1)地區(qū)碼是以0開頭的3位或者4位數(shù)字,區(qū)內(nèi)通話時(shí)可以為空白。(2)電話號(hào)碼是以非0和非1開頭的7位或者8位數(shù)字。一個(gè)應(yīng)用程序接受符合上述規(guī)則的電話號(hào)碼,需要設(shè)計(jì)等價(jià)類測(cè)試用例對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。該問題的等價(jià)類劃分如表3-5所示,相應(yīng)的測(cè)試用例如表3-6所示。17/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 表3-5電話號(hào)碼問題的等價(jià)類表輸入條件有效等價(jià)類無效等價(jià)類地區(qū)碼空白(1)以0開頭的3位地區(qū)碼(2)以0開頭的4位地區(qū)碼(3)以非0開頭的3位數(shù)字(4)以非0開頭的4位數(shù)字(5)以0開頭小于3位的數(shù)字(6)以0開頭大于4位的數(shù)字(7)以0開頭含有非數(shù)字字符(8)電話號(hào)碼以非0和非1開頭的7位號(hào)碼(9)以非0和非1開頭的8位號(hào)碼(10)以0開頭的7位或8位數(shù)字(11)以1開頭的7位或8位數(shù)字(12)以非0和非1開頭小于7位的數(shù)字(13)以非0和非1開頭大于8位的數(shù)字(14)以非0和非1開頭含有非數(shù)字字符(15)18/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 表3-6電話號(hào)碼問題的等價(jià)類測(cè)試用例用例編號(hào)輸入數(shù)據(jù)覆蓋等價(jià)類編號(hào)輸出地區(qū)碼電話號(hào)碼1空白856793721,10有效2025734652162,10有效30571674299353,10有效4074583415683,9有效5973587294114無效6361274215535無效701374589346無效80527484653717無效902hc765389248無效100100475832511無效110516185643912無效1402185462313無效15035169767645314無效160298721cd6715無效19/1163.2.2測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 等價(jià)類劃分需要經(jīng)過以下兩個(gè)思維過程:(1)分類。將輸入域根據(jù)相同特性或類似功能進(jìn)行分類。(2)抽象。在各個(gè)等價(jià)類中抽象出相同特性,然后用數(shù)據(jù)實(shí)例來表征這個(gè)特性。等價(jià)類劃分法的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):是用相對(duì)較少的測(cè)試用例就能夠進(jìn)行比較完整的輸入數(shù)據(jù)覆蓋,解決了不能窮舉測(cè)試的問題。缺點(diǎn):是需要花費(fèi)很多時(shí)間去定義規(guī)格說明中一般不會(huì)給出的無效測(cè)試用例預(yù)期輸出。另外,等價(jià)類劃分法缺乏對(duì)特殊測(cè)試用例的考慮,并且經(jīng)常需要深入的系統(tǒng)知識(shí)才能劃分出合適的等價(jià)類。20/116

3.3邊界值分析法3.3.1邊界值選取原則 3.3.2兩類邊界值選取方法 3.3.3邊界值分析法示例 3.3.4邊界值分析法的特點(diǎn) 21/116

3.3.1邊界值選取原則

邊界值是使等價(jià)類的每個(gè)邊界都要作為測(cè)試條件,在邊界處選取正好等于、剛剛大于或剛剛小于邊界的值作為測(cè)試數(shù)據(jù)。此外,邊界值分析法不僅需要考慮輸入條件邊界,還要考慮輸出域邊界的情況。一個(gè)程序中常見的邊界情況有以下幾種:循環(huán)結(jié)構(gòu)中第0次、第一次和最后一次循環(huán)。數(shù)組的第一個(gè)和最后一個(gè)下標(biāo)元素。變量類型所允許的最大和最小值。一個(gè)鏈表的頭尾結(jié)點(diǎn)。用戶名和密碼等可接受字符個(gè)數(shù)的最大值和最小值。報(bào)表的第一行、第一列、最后一行和最后一列。22/116

3.3.1邊界值選取原則根據(jù)邊界值分析法選擇測(cè)試用例的原則:如果輸入條件規(guī)定了取值的范圍,那么測(cè)試用例輸入數(shù)據(jù)應(yīng)選取所規(guī)定范圍的邊界值以及剛剛超過范圍邊界的值。如果輸入條件規(guī)定了值的個(gè)數(shù),那么測(cè)試用例選擇最大個(gè)數(shù)、最小個(gè)數(shù)、比最大個(gè)數(shù)多1個(gè)和比最小個(gè)數(shù)少1個(gè)的數(shù)據(jù)等作為測(cè)試數(shù)據(jù)。根據(jù)規(guī)格說明的每一個(gè)輸出條件,分別使用以上兩個(gè)規(guī)則。如果輸入域和輸出域是順序表或順序文件等有序集合,那么選取集合的第一個(gè)和最后一個(gè)元素作為測(cè)試用例。對(duì)于程序的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),選擇其邊界值作為測(cè)試用例。分析規(guī)格說明并找出其它可能的邊界條件。23/1163.3.2兩類邊界值選取方法測(cè)試用例的數(shù)據(jù)選取一般有如下兩種方法:五點(diǎn)法、七點(diǎn)法。圖3-2兩類邊界值數(shù)據(jù)選取方法24/1163.3.2兩類邊界值選取方法(1)一般邊界值分析假設(shè)一個(gè)被測(cè)程序具有兩個(gè)輸入變量X1和X2,規(guī)定a≤X1≤b,c≤X2≤d。在采用一般邊界值分析方法時(shí),其測(cè)試用例的數(shù)據(jù)選取按照如圖3-2(a)所示進(jìn)行,共產(chǎn)生如表3-7所示的9個(gè)測(cè)試用例。表3-7兩變量一般邊界值分析測(cè)試用例

除了上下邊界處的4個(gè)取值外,每個(gè)變量可以共用一個(gè)各變量取值均為正常值的測(cè)試用例。那么,一般邊界值分析測(cè)試用例的數(shù)量為4N+1個(gè)。編號(hào)123456789X1aa+normalb-bnormalnormalnormalnormalX2normalnormalnormalnormalnormalcc+d-d25/1163.3.2兩類邊界值選取方法(2)健壯性邊界值分析相比于一般邊界值分析,健壯性邊界值分析需要為每個(gè)變量額外考慮略超過最大值max+和略小于最小值min-兩種情況。因此對(duì)于兩個(gè)變量的情況,其邊界值按照如圖3-2(b)所示,對(duì)于含有N個(gè)變量的程序,健壯性邊界值分析測(cè)試用例的數(shù)量為6N+1個(gè)。健壯性測(cè)試的意義在于測(cè)試?yán)馇闆r下程序如何處理。例如,輸入緩沖區(qū)溢出如何處理,電梯的負(fù)荷超過最大值時(shí)是否能夠報(bào)警并拒絕啟動(dòng)運(yùn)行等。對(duì)強(qiáng)類型語言(如C語言)進(jìn)行健壯性測(cè)試比較困難,超過變量取值范圍的值都會(huì)產(chǎn)生異常。26/1163.3.3邊界值分析法示例

一個(gè)函數(shù)包含3個(gè)輸入變量,分別為Year、Month和Day,其輸出是輸入日期后一天的日期。例如,輸入是2018年3月11日,則函數(shù)輸出為2018年3月12日。要求3個(gè)輸入變量均為正整數(shù)值,并且1900≤Year≤2050,1≤Month≤12,1≤Day≤31。

采用一般邊界值分析法設(shè)計(jì)測(cè)試用例,因?yàn)閱栴}中共有3個(gè)變量,所以測(cè)試用例數(shù)量為4N+1=4×3+1=13個(gè)。測(cè)試用例如表3-8所示。27/1163.3.3邊界值分析法示例

表3-8日期函數(shù)一般邊界值分析法測(cè)試用例用例編號(hào)YearMonthDay預(yù)期輸出123451900190120182049205088888666661900年8月7日1901年8月7日2018年8月7日2049年8月7日2050年8月7日6789201820182018201812111266662018年1月7日2018年2月7日2018年11月7日2018年12月7日10111213201820182018201888881230312018年8月2日2018年8月3日2018年8月31日2018年9月1日28/1163.3.4邊界值分析法的特點(diǎn)由于邊界值分析法假設(shè)變量是完全獨(dú)立的,不考慮它們之間的依賴關(guān)系,因此只是針對(duì)各個(gè)變量的邊界范圍導(dǎo)出了變量的極限值,沒用分析函數(shù)的具體性質(zhì),也沒有考慮變量的語義含義。另外,采用邊界值分析法測(cè)試布爾型變量和邏輯變量的意義不大,因?yàn)槠淙≈祪H有True和False兩種情況。29/116

3.4判定表驅(qū)動(dòng)法3.4.1判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn) 3.4.2判定表驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用實(shí)例 3.4.3適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn) 30/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)判定表能夠?qū)?fù)雜的邏輯關(guān)系和多種條件組合的情況直觀和清晰地表達(dá)出來,因此便于程序開發(fā)人員理解設(shè)計(jì)要求,同時(shí)便于對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行檢查。一個(gè)判定表由如圖3-3所示的4個(gè)部分構(gòu)成:(1)條件樁:列出了問題所包含的所有條件。一般情況下,條件的排列順序無關(guān)緊要。(2)動(dòng)作樁:列出了問題規(guī)定可能采取的操作。對(duì)這些操作的排列順序一般沒有什么要求。(3)條件項(xiàng):條件樁中的每個(gè)條件可以取真值或假值,條件項(xiàng)給出了這些條件取值的多種組合情況。(4)動(dòng)作項(xiàng):列出了在各種條件取值情況下應(yīng)當(dāng)采取的相應(yīng)動(dòng)作。31/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)

圖3-3判定表的構(gòu)成判定表的構(gòu)造目的是為了表達(dá)和獲取規(guī)則,規(guī)則是任何條件組合的特定取值及其應(yīng)當(dāng)執(zhí)行的操作。在一個(gè)判定表中,貫穿條件項(xiàng)和動(dòng)作項(xiàng)的一列就是一條規(guī)則。一個(gè)判定表中給出了多少條件組合情況,相應(yīng)的也就有多少條規(guī)則,即條件項(xiàng)和動(dòng)作項(xiàng)有多少列。對(duì)于包含n個(gè)條件的判定表來講,因?yàn)槊總€(gè)條件有真假兩種取值情況,因此判定表有2n個(gè)規(guī)則。32/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)

一個(gè)判定表的構(gòu)造過程包含如下5個(gè)步驟:(1)列出所有的條件樁和動(dòng)作樁。(2)根據(jù)條件樁中條件的個(gè)數(shù)確定規(guī)則的個(gè)數(shù)。(3)根據(jù)條件組合,填入條件取值,形成每一個(gè)條件項(xiàng)。(4)填入對(duì)應(yīng)的動(dòng)作項(xiàng),得到初始判定表。(5)化簡(jiǎn)初始判定表,合并相似規(guī)則。33/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)

構(gòu)造實(shí)例:假設(shè)一個(gè)程序的規(guī)格說明要求:“對(duì)于各科成績(jī)均高于85分并且是優(yōu)秀畢業(yè)生的人員,或者是總成績(jī)大于450分的人員,應(yīng)當(dāng)優(yōu)先錄取,其它情況進(jìn)行正常處理”。從規(guī)格說明可知,條件樁由“各科成績(jī)均高于85分”、“優(yōu)秀畢業(yè)生”和“總成績(jī)大于450分”3個(gè)條件構(gòu)成,動(dòng)作樁由“優(yōu)先錄取”和“正常處理”兩種動(dòng)作構(gòu)成。因?yàn)橛?個(gè)條件,所以有23=8個(gè)規(guī)則。根據(jù)8種條件取值組合情況,可以得到如表3-9所示的初始判定表。34/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)

表3-9初始判定表12345678條件各科成績(jī)均高于85分YYYYNNNN優(yōu)秀畢業(yè)生YYNNYYNN總成績(jī)大于450分YNYNYNYN動(dòng)作優(yōu)先錄取√√√

正常處理

√35/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)

表3-10化簡(jiǎn)后的判定表1,2345,76,8條件各科成績(jī)均高于85分YYYNN優(yōu)秀畢業(yè)生YNN――總成績(jī)大于450分―YNYN動(dòng)作優(yōu)先錄取√√

正常處理

√36/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)

化簡(jiǎn):通過合并相似規(guī)則,減少規(guī)則總體數(shù)量。

如果一個(gè)判定表中的兩條或多條規(guī)則具有相同的動(dòng)作,并且它們的條件項(xiàng)非常相似,那么可以考慮將這些規(guī)則合并為一條規(guī)則。圖3-4判定表規(guī)則的合并37/1163.3.1

判定表的構(gòu)造與化簡(jiǎn)

如圖3-4(a)所示,兩條規(guī)則的動(dòng)作項(xiàng)相同,條件項(xiàng)中前兩項(xiàng)條件的取值相同,只有第3項(xiàng)條件的取值不同。這種情況下,無論第3項(xiàng)條件取任何值,都會(huì)執(zhí)行相同的動(dòng)作。因此,可以將兩條規(guī)則合并為一條,用特定符號(hào)“―”表示動(dòng)作與該項(xiàng)條件取值無關(guān)。與圖3-4(a)類似,在圖3-4(b)中,無關(guān)條件項(xiàng)“―”可以包含其它條件項(xiàng)取值,具有相同動(dòng)作的規(guī)則還可以進(jìn)一步合并。38/1163.4.2判定表驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用實(shí)例

一個(gè)函數(shù)根據(jù)A、B和C三條邊的輸入值判斷是否能夠構(gòu)成一個(gè)三角形,如果能夠構(gòu)成三角形,進(jìn)而判斷是等腰三角形還是等邊三角形。A、B和C均為正整數(shù)。根據(jù)問題描述可以構(gòu)造如表3-11所示的判定表,判定表中共有8條規(guī)則,根據(jù)每一條規(guī)則所對(duì)應(yīng)的條件取值,選取相應(yīng)的測(cè)試輸入數(shù)據(jù),就可以設(shè)計(jì)出8條判定表驅(qū)動(dòng)法測(cè)試用例。39/1163.4.2判定表驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用實(shí)例

表3-11判斷三角形類型問題的判定表序號(hào)12345678條件A+B>CNYYYYYYYA+C>B―NYYYYYYB+C>A――NYYYYYA=B―――YYNNNA=C―――YNYNNB=C――――――YN動(dòng)作非三角形√√√

不等邊三角形

√等腰三角形

√√√√

等邊三角形

40/1163.4.2判定表驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用實(shí)例

在應(yīng)用判定表驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí),還需要注意默許規(guī)則和默許操作的問題。下面我們通過一個(gè)實(shí)例來說明該問題。如果一個(gè)軟件的規(guī)格說明如下:(1)當(dāng)條件1和條件2滿足,并且條件3和條件4不滿足,或者當(dāng)條件1、3和條件4滿足時(shí),要執(zhí)行操作1。(2)在任意一個(gè)條件都不滿足時(shí),要執(zhí)行操作2。(3)當(dāng)條件1不滿足,而條件4被滿足時(shí),要執(zhí)行操作3。41/1163.4.2判定表驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)說明,可以構(gòu)造如表3-12所示的判定表。規(guī)格說明中共有4個(gè)條件,判定表只列出了16個(gè)規(guī)則中與規(guī)格描述直接相關(guān)的4個(gè)規(guī)則。程序在實(shí)際執(zhí)行時(shí),當(dāng)遇到除上述4條規(guī)則以外的其它規(guī)則時(shí),需要執(zhí)行一個(gè)默許的操作,不需要時(shí),可以忽略這些規(guī)則。但是用判定表驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí),就必須列出這些默許規(guī)則,如表3-13所示。42/1163.4.2判定表驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用實(shí)例

表3-12根據(jù)規(guī)格說明得到的判定表

規(guī)則1規(guī)則2規(guī)則3規(guī)則4條件1YYNN條件2Y―N―條件3NYN―條件4NYNY操作1√√

操作2

操作3

√43/1163.4.2判定表驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用實(shí)例

表3-13默許的操作

規(guī)則5規(guī)則6規(guī)則7規(guī)則8條件1―NYY條件2―YYN條件3YNNN條件4NNY―默許操作√√√√44/1163.4.3適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):(1)能將規(guī)格說明中各種復(fù)雜邏輯組合情況一一列舉出來,直觀并且易于理解,便于檢查并且能夠避免功能遺漏。(2)每個(gè)測(cè)試用例可以覆蓋多種輸入情況,有利于提高測(cè)試效率。(3)考慮了輸入條件間的約束關(guān)系,因此避免了無效測(cè)試用例,特高了測(cè)試有效性。(4)能夠很方便地給出每個(gè)測(cè)試用例的預(yù)期輸出。45/1163.4.3適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)

缺點(diǎn):(1)不能表達(dá)重復(fù)執(zhí)行的動(dòng)作,例如循環(huán)語句的執(zhí)行。(2)當(dāng)被測(cè)特性較多時(shí),判定表的規(guī)模會(huì)很龐大。(3)不能有效地確認(rèn)某些輸入組合是否必須測(cè)試,會(huì)造成一定的用例冗余。46/1163.4.3適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)

適合采用判定表驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的條件如下:(1)規(guī)格說明以判定表形式給出,或者很容易轉(zhuǎn)換成判定表。(2)條件和規(guī)則的排列順序不會(huì)影響執(zhí)行哪些操作。(3)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)別的操作。(4)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)行順序無關(guān)緊要。

上述必要條件使得操作的執(zhí)行完全依賴于條件的組合。對(duì)于不滿足上述條件的判定表,也可以采用判定表驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例,但是需要增加其它的測(cè)試用例作為補(bǔ)充。47/116

3.5因果圖法3.5.1因果圖法的原理 3.5.2因果圖法應(yīng)用實(shí)例 48/1163.5.1因果圖法的原理

如果程序輸入條件和動(dòng)作之間的邏輯關(guān)系是明確的,可以直接使用判定表驅(qū)動(dòng)法。但是如果條件和動(dòng)作關(guān)系不明確,則應(yīng)當(dāng)先使用因果圖法。所謂“因”,指的就是程序的輸入條件;所謂果,指的就是程序的輸出條件。優(yōu)點(diǎn):因果圖法借助圖形,能夠直觀地分析和表達(dá)輸入的各種組合關(guān)系、約束關(guān)系以及每種組合條件下的輸出結(jié)果。采用因果圖法,不僅可以發(fā)現(xiàn)輸入和輸出中的錯(cuò)誤,而且能夠發(fā)現(xiàn)規(guī)格說明中存在的不完整性和二義性問題。49/1163.5.1因果圖法的原理不足:程序輸入與輸出之間的因果關(guān)系有時(shí)難以從規(guī)格說明中直接得到。當(dāng)輸入條件很多時(shí),測(cè)試用例的數(shù)量會(huì)很大,會(huì)造成測(cè)試工作量大和用例不便于維護(hù)的問題,需要根據(jù)實(shí)際情況盡量精簡(jiǎn)輸入條件的個(gè)數(shù)。

因果圖是一種形式化的圖形語言,通過圖形記號(hào)將自然語言規(guī)格說明轉(zhuǎn)變成形式化語言規(guī)格說明,能夠嚴(yán)格地表達(dá)程序輸入和輸出邏輯關(guān)系。50/1163.5.1因果圖法的原理(1)因果圖的表達(dá)形式圖3-5因果圖的基本圖形符號(hào)圖3-5給出了用于表示規(guī)格說明中4種基本因果關(guān)系的圖形符號(hào),描述了輸入條件之間的邏輯關(guān)系。每一種邏輯符號(hào)分為左右結(jié)點(diǎn),以直線相連。左結(jié)點(diǎn)Ci表示原因(輸入狀態(tài)),右結(jié)點(diǎn)Ei表示結(jié)果(輸出狀態(tài))。原因和結(jié)果結(jié)點(diǎn)都可以取布爾值0或1,0表示條件不成立或狀態(tài)不出現(xiàn),1表示條件成立或狀態(tài)出現(xiàn)。51/1163.5.1因果圖法的原理4種基本因果邏輯關(guān)系的含義分別為:恒等:如果原因出現(xiàn),則結(jié)果出現(xiàn);如果原因不出現(xiàn),則結(jié)果也不出現(xiàn)。非(~):如果原因出現(xiàn),則結(jié)果不出現(xiàn);如果原因不出現(xiàn),則結(jié)果出現(xiàn)?;颍ā牛喝绻麕讉€(gè)原因中有一個(gè)出現(xiàn),則結(jié)果出現(xiàn);如果幾個(gè)原因都不出現(xiàn),則結(jié)果不出現(xiàn)。與(∧):如果幾個(gè)原因都出現(xiàn),那么結(jié)果才會(huì)出現(xiàn);如果幾個(gè)原因中有一個(gè)不出現(xiàn),那么結(jié)果就不會(huì)出現(xiàn)。

在實(shí)際問題中,輸入條件之間、輸出條件之間往往存在著某些依賴關(guān)系,我們稱之為約束。因果圖在基本圖形符號(hào)的基礎(chǔ)上,采用一些特定的符號(hào)來表示這些約束。52/1163.5.1因果圖法的原理圖3-6因果圖的約束符號(hào)

圖3-6(a)到圖3-6(d)分別給出了4種輸入條件之間的約束關(guān)系,圖3-6(e)是一種輸出條件之間的約束關(guān)系,它們的含義分別如下:53/1163.5.1因果圖法的原理E(互斥):表示C1和C2兩個(gè)原因不會(huì)同時(shí)成立,兩個(gè)原因中最多有一個(gè)可能成立。I(包含):表示C1、C2和C3三個(gè)原因中至少有一個(gè)必須成立。O(唯一):表示C1和C2兩個(gè)原因中必須有一個(gè),且僅有一個(gè)成立。R(要求):表示當(dāng)C1出現(xiàn)時(shí),C2也必須出現(xiàn),即C1是1時(shí),C2也必須是1。M(強(qiáng)制):表示當(dāng)結(jié)果E1是1時(shí),結(jié)果E2必須是0。54/1163.5.1因果圖法的原理(2)利用因果圖法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的步驟分析軟件的規(guī)格說明,確定哪些是原因(即輸入條件或輸入條件的等價(jià)類),哪些是結(jié)果(即輸出條件),給每一個(gè)原因和結(jié)果賦予一個(gè)標(biāo)識(shí)符。分析軟件規(guī)格說明中的語義信息,確定原因與結(jié)果之間、原因與原因之間對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系,然后根據(jù)這些關(guān)系畫出因果圖。在因果圖上標(biāo)明約束。由于語法或環(huán)境的限制,有些原因和結(jié)果的組合情況是不可能出現(xiàn)的。為了表明這些特性情況,在因果圖上通過標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)標(biāo)明約束條件。55/1163.5.1因果圖法的原理將因果圖轉(zhuǎn)化為判定表。根據(jù)判定表的每一項(xiàng)規(guī)則設(shè)計(jì)測(cè)試用例。因果圖法的分析結(jié)果就是判定表,之后設(shè)計(jì)測(cè)試用例的方法和判定表驅(qū)動(dòng)法是一致的。因此可知,因果圖法更適合規(guī)格說明中輸入輸出邏輯復(fù)雜和描述不清晰的情況。對(duì)于簡(jiǎn)單清晰的條件組合與邏輯關(guān)系,可直接使用判定表驅(qū)動(dòng)法。56/1163.5.2因果圖法應(yīng)用實(shí)例

一個(gè)軟件規(guī)格說明要求如下: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。但是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。原因:1第一列字符是A;2第一列字符是B;3第二列字符是一個(gè)數(shù)字。結(jié)果:21修改文件;22給出信息L;23給出信息M。圖3-7因果圖57/1163.5.2因果圖法應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)分析出的原因和結(jié)果可以繪制出如圖3-7所示的因果圖。圖中,11是中間原因。因?yàn)樵?和原因2不可能同時(shí)為1,即第一個(gè)字符不可能既是A又是B,因此在因果圖示上對(duì)它們施加E約束。由圖3-7的因果圖,可以得到表3-14所示的判定表。

表3-14判定表

12345678原因111110000211001100310101010中間原因11

111100結(jié)果22

00001121

10100023

010101測(cè)試用例

A2AKB2BDF4UR

A6A#B7B?S9W!58/1163.5.2因果圖法應(yīng)用實(shí)例

因果圖法應(yīng)用實(shí)例:

有一個(gè)旅館住宿系統(tǒng)可以為游客辦理住宿交費(fèi)、房間選擇和房間管理任務(wù),其軟件規(guī)格說明要求如下:當(dāng)游客支付預(yù)期入住天數(shù)內(nèi)所有房款或者僅支付住宿押金后,可以選擇“單人間”、“標(biāo)準(zhǔn)間”或“三人間”,然后相應(yīng)類型的房間被開啟。如果游客僅支付押金,則在開啟房間的同時(shí),系統(tǒng)提示房款支付不足。作為示例,這里對(duì)實(shí)際需求進(jìn)行了簡(jiǎn)化,忽略了房間的狀態(tài),即系統(tǒng)默認(rèn)各類房間資源始終保持充足的狀態(tài)。59/1163.5.2因果圖法應(yīng)用實(shí)例

原因:1-支付全款,2-支付押金,3-選擇單人間,4-選擇標(biāo)準(zhǔn)間,5-選擇三人間。中間原因:11-已支付房款,12-已選擇房間。結(jié)果:21-提示房款支付不足,22-打開某單人間,23-打開某標(biāo)準(zhǔn)間,24-打開某三人間。60/1163.5.2因果圖法應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)原因和結(jié)果,可以得到圖3-8所示的因果圖。

圖3-8旅館住宿系統(tǒng)因果圖61/1163.5.2因果圖法應(yīng)用實(shí)例

表3-15旅館住宿系統(tǒng)判定表1234567891011原因1支付全款111100000002支付押金000011110003選擇單人間100010001004選擇標(biāo)準(zhǔn)間010001000105選擇三人間00100010001中間原因11已支付房款1111111100012已選擇房間11101110111結(jié)果21提示房款支付不足0000111000022打開某單人間1000100000023打開某標(biāo)準(zhǔn)間0100010000024打開某三人間0010001000062/116

3.6正交實(shí)驗(yàn)法3.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理 3.6.2正交表及其選擇方法 3.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 63/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理

正交實(shí)驗(yàn)法又稱為正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法,是根據(jù)伽瓦羅(Galois)理論,研究與處理多因素實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法。正交實(shí)驗(yàn)法利用已有的規(guī)格化的“正交表”,從大量的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)中挑選出適量的、有代表性的點(diǎn),合理地安排實(shí)驗(yàn),用較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù),取得較為準(zhǔn)確和可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。64/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理

一個(gè)說明正交實(shí)驗(yàn)法的基本原理的例子。

為了提高某化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率,選擇3個(gè)影響轉(zhuǎn)化率的因素進(jìn)行條件試驗(yàn):反應(yīng)溫度(A)、反應(yīng)時(shí)間(B)、用堿量(C)。分別確定3個(gè)試驗(yàn)因素的取值范圍如下:A:80-90℃B:90-150分鐘C:5-7%試驗(yàn)的目的是為了確定因素A、B、C對(duì)轉(zhuǎn)化率有什么影響,從而確定最適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)條件,即溫度、時(shí)間和用堿量各為多少才能取得最好的轉(zhuǎn)化率。65/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程如下:在正交實(shí)驗(yàn)法中,將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的條件因素稱為因子(Factors),而把各個(gè)因子的取值作為狀態(tài),狀態(tài)數(shù)稱為水平數(shù)(Levels)。設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)時(shí),需要確定:實(shí)驗(yàn)中有哪些因子,因子數(shù)是多少?每個(gè)因子有哪些取值,其水平數(shù)是多少?在上面的例子中,對(duì)A、B、C這3個(gè)實(shí)驗(yàn)因子各取3個(gè)水平值,分別為:A:Al=80℃,A2=85℃,A3=90℃B:Bl=90分,B2=120分,B3=150分C:Cl=5%,C2=6%,C3=7%在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中,因子的水平值可以是定量的,也可以是定性的。定量因子各水平值之間的距離可以相等,也可以不相等。66/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理

對(duì)于上面的例子,可以有全面實(shí)驗(yàn)法、簡(jiǎn)單對(duì)比法和正交實(shí)驗(yàn)法3種實(shí)驗(yàn)方法。圖3-9三種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的對(duì)比67/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理(1)全面實(shí)驗(yàn)法

全面實(shí)驗(yàn)法就是將所有因子的水平進(jìn)行完全組合,對(duì)每一種組合情況一一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。上面的例子是一個(gè)3因子3水平的實(shí)驗(yàn),需要完成33=27次實(shí)驗(yàn)。直觀地來看,這27個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是如圖3-9(a)所示的立方體的27個(gè)點(diǎn)。全面實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)的全面性,對(duì)因子和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)系反映得非常清楚,缺點(diǎn)是要求的實(shí)驗(yàn)次數(shù)太多。對(duì)于m個(gè)因子n個(gè)水平的實(shí)驗(yàn),總的實(shí)驗(yàn)次數(shù)為nm。當(dāng)因子數(shù)量和各因子水平數(shù)都很多時(shí),實(shí)驗(yàn)量過大以致無法實(shí)現(xiàn)。68/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理(2)簡(jiǎn)單對(duì)比法簡(jiǎn)單對(duì)比法又稱為孤立因素法。實(shí)驗(yàn)中,只變化一個(gè)因素而固定其余因素,然后逐步得到好的組合方案。例如對(duì)于上面的例子,首先將因子B和C固定于B1和C1,只變化因子A,得到如下3個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn):A1B1C1、A2B1C1、A3B1C1假設(shè)上述3個(gè)實(shí)驗(yàn)中A3B1C1的結(jié)果最好,即產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率最高,則接下來固定因子A于A3,因子C仍然固定于C1,只變化因子B,得到如下3個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn):A3B1C1(重復(fù)實(shí)驗(yàn)點(diǎn))、A3B2C1、A3B3C169/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理(2)簡(jiǎn)單對(duì)比法上述實(shí)驗(yàn)點(diǎn)中,A3B1C1已經(jīng)實(shí)驗(yàn)過,因此只需要完成其它兩個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。假設(shè)上述實(shí)驗(yàn)中,A3B2C1的結(jié)果最好,則接下來固定因子A于A3,固定因子B于B2,只變化因子C,得到如下3個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn):A3B2C1(重復(fù)實(shí)驗(yàn)點(diǎn))、A3B2C2、A3B2C3如果上述實(shí)驗(yàn)中,A3B2C2的結(jié)果最好,則認(rèn)為這種因素取值組合具有最好的轉(zhuǎn)化率。上面的簡(jiǎn)單對(duì)比法實(shí)驗(yàn)方案在試驗(yàn)點(diǎn)不重復(fù)時(shí),只用如圖3-9(b)所示的7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)不重復(fù),各因子水平數(shù)相同時(shí),簡(jiǎn)單對(duì)比法的實(shí)驗(yàn)次數(shù)為:水平數(shù)+(因子數(shù)-1)×(水平數(shù)-1)70/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理(2)簡(jiǎn)單對(duì)比法例如6因子5水平的實(shí)驗(yàn),在不重復(fù)時(shí),只需要5+(6-1)×(5-1)=25次實(shí)驗(yàn)就可以了,如果用完全實(shí)驗(yàn)法,則需要56=15625次實(shí)驗(yàn)。簡(jiǎn)單對(duì)比法一般也可以取得一定的實(shí)驗(yàn)效果,其最大的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)次數(shù)很少。但是這種方法的缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的分布不夠均勻,往往在一個(gè)很大的范圍內(nèi)沒有選點(diǎn),說明實(shí)驗(yàn)的代表性不是很好,因此不能客觀地反映全部實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的情況,最終選擇出的組合情況不一定是所有組合中最好的,很可能存在較大的偏差。先固定哪個(gè)因素,后變化哪個(gè)因素,都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。71/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理(3)正交實(shí)驗(yàn)法正交實(shí)驗(yàn)兼顧了上面兩種方法的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又克服了它們的缺點(diǎn)。通過選擇一個(gè)合適的正交表L9(34),可以安排如表3-17所示的9次實(shí)驗(yàn),這9個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)如圖3-9(c)所示。正交表L9(34)如表3-16所示,其中,L代表正交表,4是因子數(shù),即正交表的列數(shù),3是因子的水平數(shù),9是實(shí)驗(yàn)的次數(shù),即正交表的行數(shù)。72/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理表3-16正交表L9(34)

表3-17正交實(shí)驗(yàn)方案

列號(hào)行號(hào)ABC

實(shí)驗(yàn)號(hào)水平組合實(shí)驗(yàn)因子1234溫度(℃)時(shí)間(分)加堿量(%)111111A1B1C180905212222A1B2C2801206313333A1B3C3801507421234A2B1C285906522315A2B2C3851207623126A2B3C1851505731327A3B1C390907832138A3B2C1901205933219A3B3C290150673/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理

從圖3-9(c)可以明顯看出,9個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均勻分布在立方體的各個(gè)部分,任何一個(gè)水平面或者垂直面都有3個(gè)點(diǎn)且僅有3個(gè)點(diǎn),而且任何一條線上只有一個(gè)點(diǎn)。因此,正交實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚍从橙鎸?shí)驗(yàn)的情況,在一定的意義上代表了全面實(shí)驗(yàn),并且實(shí)驗(yàn)次數(shù)大幅減少。 根據(jù)正交表安排實(shí)驗(yàn)時(shí),只需要把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)因子分別對(duì)應(yīng)于正交表的一列,需要注意的是,一個(gè)因子對(duì)應(yīng)一列,不能使兩個(gè)因子對(duì)應(yīng)于同一列。例如,在表3-16中,因子A、B、C可以任意地對(duì)應(yīng)于正交表L9(34)的某3列,本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中選擇開始的3列分別與3個(gè)因子相對(duì)應(yīng)。然后,把正交表中的數(shù)字“翻譯”成對(duì)應(yīng)因子的水平。最后,每一行的水平組合就構(gòu)成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng),實(shí)驗(yàn)項(xiàng)不考慮正交表中沒有安排因子的列。

74/1163.6.1正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)基本原理

上面的例子說明,正交試驗(yàn)法是一種適合研究與處理多因素、多水平試驗(yàn)的科學(xué)方法。根據(jù)正交性原理,通過選擇合適的正交表,從全面試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出部分有代表性的實(shí)驗(yàn)點(diǎn),選出的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)具有“均勻分布,整齊可比”的特點(diǎn)。“均勻分布”性使實(shí)驗(yàn)點(diǎn)能均衡地分布在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍內(nèi),使每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)有充分的代表性;“整齊可比”性方便了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,可以估計(jì)各因素對(duì)最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,找出影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素。75/1163.6.2正交表及其選擇方法

正交表是正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本工具,是在運(yùn)用數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)上構(gòu)造出的一些規(guī)范化的表格,其形式為:L實(shí)驗(yàn)次數(shù)(水平數(shù)因子數(shù))。L:代表正交表。實(shí)驗(yàn)次數(shù):某一正交表所安排的實(shí)驗(yàn)次數(shù),即該正交表的行數(shù),也是用正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)出的測(cè)試用例的數(shù)量。水平數(shù):任何單個(gè)因子能夠取得的值的最大個(gè)數(shù)。因子數(shù):正交表最多可以安排的因子個(gè)數(shù),即正交表的列數(shù),也是用正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí),所能處理的變量的最大個(gè)數(shù)。76/1163.6.2正交表及其選擇方法

常用的正交表有L8(27)、L9(34)、L16(45)、L8(4×24)、L12(3×24)、L16(44×23)等。正交表可以分為兩種,分別是等水平正交表和混合水平正交表。等水平正交表中各因子水平數(shù)相同,混合水平正交表中,某些因子的水平數(shù)會(huì)與其它因子的水平數(shù)不同。例如,L9(34)是等水平正交表,4個(gè)因子中每個(gè)因子都取3個(gè)水平;L8(4×24)是混合水平正交表,如表3-18所示,包含1個(gè)4水平列和4個(gè)2水平列,共有5列,最多可以安排5個(gè)因子。77/1163.6.2正交表及其選擇方法

表3-18混合水平正交表L8(4×24)序號(hào)1234511111121222232112242221153121263212174122184211278/1163.6.2正交表及其選擇方法正交表有如下的3個(gè)性質(zhì):(1)正交性。在正交表任一列中,各水平都以相同的次數(shù)出現(xiàn);任何兩列之間各種不同水平的所有可能組合都會(huì)出現(xiàn),且出現(xiàn)次數(shù)相同。(2)代表性。正交表的正交性保證了部分實(shí)驗(yàn)中包含了所有因素的所有水平,并且使得任意兩個(gè)因素的所有水平信息及其組合信息無一遺漏,因此可以代表全面實(shí)驗(yàn)。(3)綜合可比性。正交表的正交性使得任意因素各水平的實(shí)驗(yàn)條件相同,因此對(duì)于某一因素來講,最大限度地排除了其它因素的干擾,從而可以綜合比較該因素不同水平對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度。79/1163.6.2正交表及其選擇方法

根據(jù)正交表的因子數(shù)和水平數(shù)可以計(jì)算出實(shí)驗(yàn)次數(shù):實(shí)驗(yàn)次數(shù)(行數(shù))=∑(每列水平數(shù)-1)+1

例如對(duì)于正交表L9(34),實(shí)驗(yàn)次數(shù)=4×(3-1)+1=9;對(duì)于正交表L8(4×24),實(shí)驗(yàn)次數(shù)=1×(4-1)+4×(2-1)+1=8。利用上述關(guān)系式可以從所要考察的因子及其水平數(shù)來決定最低的試驗(yàn)次數(shù),進(jìn)而選擇合適的正交表。例如,要考察5個(gè)3水平因子及一個(gè)2水平因子,則最少的試驗(yàn)次數(shù)為5×(3-1)+1×(2-1)+1=12,也就是說,要在行數(shù)不小于12,既有2水平列又有3水平列的正交表中選擇,因此選擇L18(2×37)最為適合。

80/1163.6.2正交表及其選擇方法從標(biāo)準(zhǔn)正交表中選擇一個(gè)合適的正交表時(shí),需要考慮不同的情況。例如,因子數(shù)和水平數(shù)與正交表完全匹配、因子數(shù)或水平數(shù)與正交表不同、因子數(shù)和水平數(shù)與正交表都不相同等。一般來說,當(dāng)不考慮因素間的交互作用時(shí),選擇正交表首先需要滿足正交表的列數(shù)要大于或等于已確定實(shí)驗(yàn)因素個(gè)數(shù)這一條件,也就是說,如果因子數(shù)不同,應(yīng)當(dāng)采用正交表列數(shù)包含的方法,從符合列數(shù)條件的正交表中選擇行數(shù)最少的那一個(gè)正交表,使得實(shí)驗(yàn)次數(shù)最少。如果水平數(shù)不同,應(yīng)當(dāng)采用包含和組合的方法,選取能夠安排下各因素水平數(shù)的最為合適的正交表。81/1163.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例通過正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的步驟如下:(1)確定因素。根據(jù)軟件規(guī)格說明書,對(duì)軟件模塊進(jìn)行分析,確定影響其運(yùn)行結(jié)果的因素。(2)確定每個(gè)因素的水平。通過分析軟件規(guī)格說明書,找出因素的取值范圍或集合。(3)選擇正交表。根據(jù)因子數(shù)和水平數(shù)選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)次數(shù)最少的最合適的正交表。(4)生成測(cè)試用例。將每一個(gè)測(cè)試因子分別對(duì)應(yīng)于所選正交表的一列,將這些列中的數(shù)字映射為對(duì)應(yīng)測(cè)試因子的水平取值。(5)適當(dāng)補(bǔ)充。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)添加一些沒有生成但是有價(jià)值的測(cè)試用例作為補(bǔ)充。82/1163.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例(1)人員查詢功能的測(cè)試用例設(shè)計(jì)查詢功能是大多數(shù)軟件中經(jīng)常出現(xiàn)的功能。例如,需要對(duì)某人進(jìn)行查詢,假設(shè)查詢時(shí)有3個(gè)獨(dú)立的查詢條件:姓名、身份證號(hào)、手機(jī)號(hào)碼,根據(jù)這些查詢條件獲得特定人員的詳細(xì)信息。該查詢功能有3個(gè)因子??紤]每個(gè)查詢條件要么填寫,要么不填寫,即每個(gè)因子的水平數(shù)都是2。選擇合適的正交表時(shí),根據(jù)表中的因素?cái)?shù)大于等于3,表中至少有3個(gè)因素的水平數(shù)大于等于2,表的行數(shù)取最少的一個(gè),選擇正交表L4(23),如表3-19所示。83/1163.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例(1)人員查詢功能的測(cè)試用例設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí),3個(gè)查詢條件分別對(duì)應(yīng)表3-19中的因子1、2、3,表中的數(shù)字1映射為填寫,數(shù)字2映射為不填寫,得到表3-20所示的4項(xiàng)基本測(cè)試用例??紤]特殊情況,補(bǔ)充一個(gè)3項(xiàng)查詢條件都不填寫的測(cè)試用例,最終生成一個(gè)由5個(gè)測(cè)試用例構(gòu)成的測(cè)試集。表3-19正交表L4(23)

表3-20人員查詢測(cè)試用例

因子

查詢條件123姓名身份證號(hào)手機(jī)號(hào)碼實(shí)驗(yàn)項(xiàng)1111測(cè)試用例1填寫填寫填寫21222填寫不填寫不填寫32123不填寫填寫不填寫42214不填寫不填寫填寫84/1053.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例(2)軟件兼容性測(cè)試用例設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)法在兼容性測(cè)試中經(jīng)常會(huì)被用到,被測(cè)軟件需要考慮與其它硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的兼容性。如果只考慮與其它軟件的兼容性,一般都會(huì)測(cè)試與常用操作系統(tǒng)、瀏覽器、殺毒軟件等的兼容性。另外,還需要考慮在不同屏幕分辨率下,軟件界面的正常顯示問題。由于操作系統(tǒng)有很多種,各自又有不同的版本,瀏覽器和殺毒軟件也存在同樣的情況。如果一一對(duì)它們的組合進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試用例數(shù)會(huì)非常龐大。在表3-21中,給出了一個(gè)簡(jiǎn)化的軟件兼容性測(cè)試的因子及其水平數(shù)方案。85/1163.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例表3-21兼容性測(cè)試因子及其水平數(shù)

表3-21中包含4個(gè)因子,各因子的水平數(shù)各不相同。由于水平數(shù)不同,采用包含和組合的方法選擇最為合適的正交表,具體來說,合適的正交表需要滿足如下一些條件:水平數(shù)A操作系統(tǒng)B瀏覽器C分辨率D殺毒軟件1A1Windows7B1IE8C11440×900D1360殺毒2A2Windows10B2360瀏覽器C21600×900D2金山毒霸3A3WindowsServer2016B3火狐瀏覽器C31920×1080

4

B4獵豹瀏覽器

86/1163.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例表中的因子數(shù)≥4;表中至少有1個(gè)因子的水平數(shù)≥4;另外的因子中至少有2個(gè)因子的水平數(shù)≥3;其余的因子中至少有1個(gè)因子的水平數(shù)≥2;行數(shù)取最少的一個(gè)。因此,最后選擇正交表L16(45),如表3-22所示。然后,將所選正交表轉(zhuǎn)化為如表3-23所示的測(cè)試用例。正交表中的第5列未使用,表3-23中的符號(hào)“―”表示可以選擇該因子的任何水平值。通過正交實(shí)驗(yàn)法,將測(cè)試用例的數(shù)量從3×4×3×2=72個(gè)降為了16個(gè),大幅減少了測(cè)試工作量。87/1163.6.3正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例表3-22正交表L16(45)

表3-23軟件兼容性測(cè)試用例序號(hào)12345測(cè)試用例ABCD1111111A1B1C1D12122222A1B2C2D23133333A1B3C3―4144444A1B4――5212345A2B1C2―6221436A2B2C1―7234127A2B3―D18243218A2B4C3D29313429A3B1C3―103243110A3B2――113312411A3B3C1D2123421312A3B4C2D1134142313―B1―D2144231414―B2C3D1154324115―B3C2―164413216―B4C1―88/116

3.7場(chǎng)景法3.7.1場(chǎng)景法的基本概念 3.7.2基本流和備選流 3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例 89/1163.7.1場(chǎng)景法的基本概念

場(chǎng)景法運(yùn)用場(chǎng)景對(duì)系統(tǒng)的功能點(diǎn)或業(yè)務(wù)流程進(jìn)行描述,然后設(shè)計(jì)測(cè)試用例,從而提高了對(duì)系統(tǒng)主要功能和業(yè)務(wù)流程的測(cè)試效果。場(chǎng)景也可以通俗的理解為是由“哪些人、什么時(shí)間、什么地點(diǎn)、做什么以及如何做”等要素組成的一系列相關(guān)活動(dòng),主要表明了用戶執(zhí)行系統(tǒng)的操作序列。通過場(chǎng)景可以描述和模擬出在不同情況下,所有系統(tǒng)功能點(diǎn)和業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行情況。90/1163.7.1場(chǎng)景法的基本概念

場(chǎng)景的概念與描述軟件功能的用例模型緊密相關(guān)。一個(gè)用例模型描述了軟件系統(tǒng)的外部行為者(通常是一些典型用戶)所理解的系統(tǒng)功能,用例經(jīng)常被用來捕獲系統(tǒng)需求。每個(gè)用例提供了一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)景,一個(gè)場(chǎng)景是用例的一個(gè)實(shí)例,是特定用戶以特定方式執(zhí)行該用例的過程,揭示了系統(tǒng)是如何同最終用戶或其它系統(tǒng)交互的,反映了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程,明確了系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的主要目標(biāo)。通過場(chǎng)景,可以生動(dòng)地描繪出用戶使用軟件的過程以及主要的業(yè)務(wù)流程,方便了測(cè)試用例的設(shè)計(jì),同時(shí)也使測(cè)試用例易于理解和執(zhí)行,達(dá)到較好的需求覆蓋。91/1163.7.1場(chǎng)景法的基本概念

場(chǎng)景法適合測(cè)試業(yè)務(wù)流程清晰的系統(tǒng)或功能。最終用戶希望軟件能夠?qū)崿F(xiàn)其業(yè)務(wù)需求,而不只是簡(jiǎn)單的功能組合。對(duì)于單個(gè)功能,利用等價(jià)類、邊界值、判定表等方法能夠解決大部分測(cè)試問題。但是涉及對(duì)業(yè)務(wù)流程的測(cè)試,采用場(chǎng)景法比較合適。一般是在驗(yàn)證單點(diǎn)功能后,再通過場(chǎng)景法對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行驗(yàn)證。92/116場(chǎng)景法一般包括基本流和備選流,如圖3-10所示?;玖鳎翰捎弥焙诰€表示,是經(jīng)過用例的最簡(jiǎn)單的路徑,即無任何差錯(cuò),程序從開始直接執(zhí)行到結(jié)束的流程,往往是大多數(shù)用戶最常使用的操作過程,體現(xiàn)了軟件的主要功能與流程。通常,一項(xiàng)業(yè)務(wù)僅存在一個(gè)基本流,并且基本流僅有一個(gè)起點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn)。3.7.2基本流和備選流圖3-10基本流和備選流93/116備選流:除基本流之外的各支流,采用不同顏色表示。一個(gè)備選流可能從基本流開始,在某個(gè)特定條件下執(zhí)行,然后重新加入到基本流中(如備選流1和3);也可以起源于另一個(gè)備選流(如備選流2);也可以終止用例而不再加入到基本流中(如備選流2和4),反映了各種異常和錯(cuò)誤情況。3.7.2基本流和備選流圖3-10基本流和備選流94/116根據(jù)圖3-10,可以確定以下用例場(chǎng)景:場(chǎng)景1:基本流場(chǎng)景2:基本流→備選流1場(chǎng)景3:基本流→備選流1→備選流2場(chǎng)景4:基本流→備選流3場(chǎng)景5:基本流→備選流3→備選流1場(chǎng)景6:基本流→備選流3→備選流1→備選流2場(chǎng)景7:基本流→備選流4場(chǎng)景8:基本流→備選流3→備選流43.7.2基本流和備選流95/116

為了簡(jiǎn)化對(duì)問題的分析,上述場(chǎng)景中只考慮了備選流3循環(huán)執(zhí)行一次的情況?;玖骱蛡溥x流的區(qū)別如表3-24所示。表3-24基本流和備選流的區(qū)別3.7.2基本流和備選流基本流備選流測(cè)試重要性重要次要數(shù)量一個(gè)一個(gè)或多個(gè)初始節(jié)點(diǎn)位置系統(tǒng)初始狀態(tài)基本流或其它備選流終止結(jié)點(diǎn)位置系統(tǒng)終止?fàn)顟B(tài)基本流或系統(tǒng)它終止?fàn)顟B(tài)是否構(gòu)成完整的業(yè)務(wù)流程是否,僅為業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行片段能否構(gòu)成場(chǎng)景能否,需要和基本流共同構(gòu)成場(chǎng)景96/116基于場(chǎng)景法設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí),需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)出用戶使用被測(cè)軟件過程中的重要操作,一般包括以下兩類:(1)模擬用戶完成正常功能和核心業(yè)務(wù)邏輯的操作,以驗(yàn)證軟件功能的正確性;(2)模擬用戶操作中出現(xiàn)的主要錯(cuò)誤,以驗(yàn)證軟件的異常錯(cuò)誤處理能力。因此,場(chǎng)景法的使用要求用例設(shè)計(jì)者對(duì)被測(cè)軟件的業(yè)務(wù)邏輯和主要功能非常熟悉。執(zhí)行用例時(shí),不僅要留意基本操作場(chǎng)景和異常操作場(chǎng)景的系統(tǒng)功能執(zhí)行情況,還要關(guān)注場(chǎng)景各個(gè)操作環(huán)節(jié)所涉及的界面易用性、安全等非功能特性。3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例97/116基于場(chǎng)景法測(cè)試的難點(diǎn)在于:(1)如何根據(jù)被測(cè)軟件的業(yè)務(wù)來構(gòu)建基本流和備選流;(2)如何根據(jù)事件流來構(gòu)建場(chǎng)景以滿足測(cè)試完備和無冗余的要求;(3)如何根據(jù)場(chǎng)景設(shè)計(jì)測(cè)試用例。當(dāng)備選流很多時(shí),場(chǎng)景的構(gòu)建實(shí)際上等同于業(yè)務(wù)執(zhí)行路徑的構(gòu)建。備選流越多,則執(zhí)行路徑越多,與程序執(zhí)行路徑類似,將導(dǎo)致場(chǎng)景爆炸。這種情況下,需要選取典型場(chǎng)景進(jìn)行測(cè)試,基本原則如下:(1)有且僅有一個(gè)場(chǎng)景包含基本流;(2)最少場(chǎng)景數(shù)等于基本流和備選流的總數(shù);(3)對(duì)于某個(gè)備選流,至少應(yīng)當(dāng)有一個(gè)場(chǎng)景覆蓋它,并且該場(chǎng)景應(yīng)當(dāng)盡量避免覆蓋其它的備選流。3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例98/116根據(jù)場(chǎng)景法設(shè)計(jì)測(cè)試用例的步驟如下:(1)根據(jù)說明,描述出程序的基本流及各項(xiàng)備選流。(2)根據(jù)基本流和各項(xiàng)備選流生成不同的場(chǎng)景。(3)對(duì)每一個(gè)場(chǎng)景生成相應(yīng)的測(cè)試用例。(4)對(duì)生成的所有測(cè)試用例重新審查,去掉多余的測(cè)試用例。測(cè)試用例確定后,對(duì)每一個(gè)測(cè)試用例確定測(cè)試數(shù)據(jù)值。3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例99/116下面,我們通過一個(gè)簡(jiǎn)化的實(shí)例來說明基于場(chǎng)景法的測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法。某旅館住宿系統(tǒng)支持網(wǎng)上預(yù)定業(yè)務(wù)。游客訪問網(wǎng)站進(jìn)行房間預(yù)定操作,選擇預(yù)訂日期、合適的房間后,進(jìn)行在線預(yù)定。此時(shí),需要使用個(gè)人賬號(hào)登錄系統(tǒng),待登錄成功后,進(jìn)行定金支付。定金支付成功后,生成房間預(yù)訂單,完成整個(gè)房間預(yù)定流程。系統(tǒng)允許的預(yù)訂期限為30天,定金金額為400元。3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例100/116(1)確定基本流和備選流 根據(jù)實(shí)例的說明,確定基本流和備選流如表3-25所示。表3-25基本流和備選流表3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例類型描述類型描述基本流選擇預(yù)訂日期備選流1預(yù)訂日期超限選擇房間備選流2無空余房間登錄賬戶備選流3賬戶不存在定金支付備選流4密碼錯(cuò)誤產(chǎn)生預(yù)訂訂單備選流5用戶賬號(hào)余額不足101/116(2)根據(jù)基本流和備選流生成不同的場(chǎng)景場(chǎng)景1(成功預(yù)訂房間):基本流。場(chǎng)景2(預(yù)訂日期超限):基本流、備選流1。場(chǎng)景3(無空余房間):基本流、備選流2。場(chǎng)景4(賬戶不存在):基本流、備選流3。場(chǎng)景5(密碼錯(cuò)誤):基本流、備選流4。場(chǎng)景6(用戶賬號(hào)余額不足):基本流、備選流5。3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例102/116(3)測(cè)試用例設(shè)計(jì)對(duì)于每一個(gè)場(chǎng)景都需要確定測(cè)試用例,可以采用矩陣或決策表來確定和管理測(cè)試用例,表3-26是結(jié)合場(chǎng)景確定的基本測(cè)試用例。表中顯示了一種通用格式,表中各行代表各個(gè)測(cè)試用例,各列代表測(cè)試用例的信息。每個(gè)測(cè)試用例包括用例ID、場(chǎng)景/條件(或說明)、測(cè)試用例中涉及的所有數(shù)據(jù)元素(作為輸入或已經(jīng)存在于數(shù)據(jù)庫中)以及預(yù)期結(jié)果。

3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例103/116(3)測(cè)試用例設(shè)計(jì)一般從確定執(zhí)行用例場(chǎng)景所需的數(shù)據(jù)元素入手構(gòu)建矩陣。然后,對(duì)于每個(gè)場(chǎng)景,至少要確定包含執(zhí)行場(chǎng)景所需的測(cè)試用例的條件情況。例如,在表3-26的矩陣中,“V”表明這個(gè)條件必須是有效的(Valid)才可執(zhí)行基本流,而“I”表明在這種條件無效的(Invalid)情況下將激活所需備選流,“n/a”(不適用)表示這個(gè)條件不適用于測(cè)試用例。3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例104/116表3-26測(cè)試用例表在上面的矩陣中,無需為條件輸入任何實(shí)際的數(shù)值,這樣做的優(yōu)點(diǎn)是只需要查看各條件“V”和“I”的設(shè)定情況,如果某個(gè)條件不具備“I”的取值情況,則說明還未測(cè)試該條件無效的情況,提示測(cè)試用例還不夠充足。

3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例用例場(chǎng)景/條件預(yù)訂日期房間賬號(hào)密碼賬號(hào)余額預(yù)期結(jié)果1場(chǎng)景1:成功預(yù)訂房間VVVVV成功預(yù)訂,提示“預(yù)訂成功”,賬號(hào)余額減少2場(chǎng)景2:預(yù)訂日期超限In/an/an/an/a提示“預(yù)訂日期無效”,重選預(yù)訂日期3場(chǎng)景3:無空余房間VIn/an/an/a提示“預(yù)訂日期房間已滿”,重選預(yù)訂日期4場(chǎng)景4:賬戶不存在VVIn/an/a提示“賬號(hào)不存在”,重新輸入賬號(hào)5場(chǎng)景5:密碼錯(cuò)誤VVVIn/a提示“密碼錯(cuò)誤”,重新輸入密碼6場(chǎng)景6:賬號(hào)余額不足VVVVI提示“賬號(hào)余額不足請(qǐng)充值”105/116(4)確定測(cè)試用例數(shù)據(jù)值

假定UserOne為已注冊(cè)用戶,密碼為MyPass;UserTwo是未注冊(cè)的用戶。表3-27測(cè)試用例表3.7.3場(chǎng)景法的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例用例場(chǎng)景/條件預(yù)訂日期房間賬號(hào)密碼賬號(hào)余額預(yù)期結(jié)果1場(chǎng)景1一個(gè)有效日期未滿UserOneMyPass800成功預(yù)訂2場(chǎng)景2一個(gè)超出預(yù)訂期限的日期n/an/an/an/a日期超限3場(chǎng)景3一個(gè)有效日期已滿n/an/an/a無空房間4場(chǎng)景4一個(gè)有效日期未滿UserTwon/an/a賬戶錯(cuò)誤5場(chǎng)景5一個(gè)有效日期未滿UserOneNoPassn/a密碼錯(cuò)誤6場(chǎng)景6一個(gè)有效日期未滿UserOneMyPass200余額不足106/116

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