典型的黑盒测试用例设计方法包括等价类划分法、边界值分析法、决策表法、因果图法等。
如果程序的输入条件之间相互存在联系,那么就会使情况变得复杂,因为要检查输入条件的组合情况并不是一件容易的事情,即使把所有输入条件划分为等价类,它们之间的组合情况也相当多,难以分析。因此,必须考虑采用因果图法,这种方法可以针对多种条件组合、产生多个动作的情况来设计测试用例。
因果图法是一种黑盒测试方法,它能够帮助人们按照一定的步骤高效地选择测试用例,同时还能指出需求规格说明书中存在的不完整性和二义性。
1. 输入条件与输出结果之间的因果关系
如图1 描述了输入条件与输出结果间的关系,即“因果关系”。这种关系共有4种:恒等、非、或、与。
恒等: 若原因出现,则结果出现;若原因不出现,则结果也不出现。例如,若a=1,b=1;若a=0,则b=0。
非:若原因出现,则结果不出现;若原因不出现,则结果出现。例如,若a=1,则b=0;若a=0,则b=1。
或: 若几个原因中有一个出现,则结果出现;若几个原因都不出现,则结果不出现。例如,若a=1或b=1或c=1,则d=1;若a=b=c=0,则d=0。
与:若几个原因都出现,结果才出现;若其中有一个原因不出现,则结果不出现。例如,若a=b=c=1,则d=1;若a=0或b=0或c=0,则d=0。
■ 图1 因果图逻辑符号
2.输入或输出的约束关系
如图 2 所示,输入状态之间还可能存在某些依赖关系,或输出结果之间相互制约,这被称为约束。其所描述的这种制约关系一般可被分为 5 类:互斥、包含、唯一、要求和屏蔽。其中,输入条件的约束有以下4类。
■ 图2 因果图的约束符号
互斥(E): 表示a、b、c这3个原因不会同时成立,最多有一个可能成立。
包含(I): 表示a、b、c这3个原因中至少有一个必须成立。
唯一(O): 表示a、b、c中必须有一个成立,且仅有一个成立。
要求(R): 表示当a出现时,b必须也出现。例如,若a=1,则b必须为1。
而其中的输出条件约束类型只有1种,即屏蔽(M):若a=1,则b必须为0;而当a=0时,b的值不定。
3. 因果图法设计测试用例的步骤
(1) 分析在程序规格说明的描述中哪些是原因,哪些是结果,并给每个原因和结果赋予一个标识符。原因常常是输入条件或是输入条件的等价类,而结果则是输出条件。
(2) 分析在程序规格说明的描述中语义的内容,并将其表示成连接各个原因与各个结果的“因果图”。
(3) 标明约束条件。由于语法或环境的限制,有些原因和结果的组合情况是不可能出现的。为表明这些特定的情况,可在因果图上使用若干个标准的符号标明约束或限制条件。
(4) 把因果图转换成决策表。
(5) 把决策表中每一列拿出来作为依据,设计测试用例。
因果图生成的测试用例(局部,组合关系下的)包括了所有输入数据的取True与取False的情况,其构成的测试用例数目达到最少,且测试用例数目随输入数据数目的增加而增加。在较为复杂的问题中,这个方法常常十分有效,它能有力地帮助测试者确定测试用例。当然,如果开发项目在设计阶段就采用了决策表,那么也就不必再画因果图了,此时可以直接利用决策表设计测试用例。
图3所示的是交通一卡通自动充值模拟系统,其需求描述如下。
(1) 系统只接收50元或100元纸币,一次充值只能使用一张纸币,一次充值金额只能为50元或100元。
(2) 若输入50元纸币,并选择充值50元,完成充值后退卡,提示充值成功。
(3) 若输入50元纸币,并选择充值100元,提示输入金额不足,并退回50元。
(4) 若输入100元纸币,并选择充值50元,完成充值后退卡,提示充值成功,找零50元。
(5) 若输入100元纸币,并选择充值100元,完成充值后退卡,提示充值成功。
(6) 若输入纸币在规定时间内不选择充值按钮,退回输入的纸币,并提示错误。
(7) 若选择充值按钮后不输入纸币,提示错误。
■ 图3交通一卡通自动充值模拟系统
下面给出交通一卡通自动充值系统的测试用例设计过程。
1) 条件之间的制约及组合关系
根据上述描述,输入条件(原因)如下。
(1) 投币50元(1)。
(2) 投币100元(2)。
(3) 选择充值50元(3)。
(4) 选择充值100元(4)。
输出(结果)如下。
(1) 完成充值、退卡(a)。
(2) 提示充值成功(b)。
(3) 找零(c)。
(4) 提示错误(d)。
2) 明确所有条件之间的制约关系及组合关系
条件之间的制约关系及组合关系如图4所示。
■ 图 4 条件之间的约束关系
3) 画出因果图
为了描述得更清楚,这里将每种情况单独画一个因果图说明。
(1) 条件1和条件3可以组合,输出a和b的组合,也就是投币50元,充值50元,会输出完成充值、退卡,提示充值成功的结果。其因果图如图5所示。
■ 图5 条件1和条件3的组合
(2) 条件1和条件4可以组合,输出c和d的组合,也就是投币50元,充值100元,会输出找零、提示错误的结果。其因果关系如图6所示。
■ 图6 条件1和条件4的组合
(3) 条件2和条件3可以组合,输出a、b、c的组合,也就是投币100元,充值50元,会输出找零、完成充值、提示充值成功的结果。其因果图如图7所示。
■ 图7 条件2和条件3的组合
(4) 条件2和条件4可以组合,输出a和b的组合,也就是投币100元,充值100元,会输出完成充值、退卡,提示充值成功的结果。其因果图如图8所示。
■ 图8 条件2和条件4的组合
(5) 条件1、2、3、4均可以单独出现,其因果图如图9所示。
■ 图9 各条件单独出现
4) 根据因果图写出决策表
根据上面的因果图,写出对应的决策表,如表1所示。
■ 表1 决策表
5) 根据决策表写出测试用例
根据上面的决策表,写出对应的测试用例,如表2所示。
■ 表2 交通一卡通自动充值模拟系统测试用例