黑盒测试的测试方法及其案例

测试用例

测试用例就是设计一个情况，软件在这种情况下，必须能够正常运行并且达到程序所设计的执行结果。

设计软件测试用例的目的，就是为了能将软件测试的行为转换为可管理的模式

软件测试是有组织性，步骤性和计划性的

测试用例对测试的作用

1、可以避免盲目测试并提高测试效率
2、可以使软件测试的实施重点突出、目的明确
3、在软件版本更新后只需修正少部分的测试用例，可以降低工作强度，缩短项目周期。
4、功能模块的通用化和复用化使软件易于开发，而测试用例的通用化和复用化则会使软件测试易于开展，并随着测试用例的不断精化其效率也在不断提高。

黑盒测试

什么是黑盒测试

黑盒测试也称功能测试或数据驱动测试，前提是已知产品所具有的功能，通过测试来检测每个功能是否都正常使用。

测试方法

黑盒测试方法主要有等价类划分、边界值分析、因果图、错误推测、功能图法、场景法、判定表组成法 、正交实验设计法等，主要用于软件确认测试。

等价类划分法

概念

等价类划分是一种典型的黑盒测试方法。使用这一方法时，完全不考虑程序的内部结构，只依据程序的规格说明来设计测试用例。由于穷举测试工作量太大，以至于无法实际完成，促使我们在大量的可能数据中选取其中的一部分作为测试用例。

等价类划分的办法是把程序的输入域划分成若干部分，然后从每个部分中选取少数代表性数据作为测试用例。没一类的代表性数据在测试中的作用等价于这一类中的其他值，也就是说，如果某一类中的一个例子发现了错误，这一等价类中的其他例子也发生同样的错误；反之，如果某一类中的一个例子没有发现错误，则这一类中的其他例子也不会发生错误（除非等价类中的某些例子属于另一等价类，因为几个等价类是可能相交的）
等价类的划分有两种不同的情况：
有效等价类：指对于程序的规格说明来说是合理的，有意义的输入数据构成的集合
无效等价类：与有效等价类的定义相反

划分等价类的原则

1、在输入条件规定了取值范围或值的个数的情况下，可以确立一个有效等价类两个无效等价类，如：PH,性别
2、在输入条件规定了“必须如何”时，可以确立一个有效等价类一个无效等价类，如：负数不能开平方，除数不为零。
输入条件是布尔量时，可确定一个有效等价类一个无效等价类。
3、在规定了输入数据必须遵守的规则情况下，可以确立一个有效等价类（符合）和若干个无效等价类（从不同角度违反规则），如：选择校址要求面积不小于10000平米，交通便利，离医院，超市不超过1000米。
4、在确知已划分的等价类中，各元素在程序处理中的方式不同的情况下，则应再将该等价类进一步地划分为更小的等价类。如99+1问题

例题

题目：有一个程序读入3个整数，把这3个整数作为一个三角形的3条边的长度值。这个程序要打印出信息，说明这3个整数是否能组成三角形，如果能组成三角形，说明这个三角形是不等边、等腰或等边三角形。
分析：可以设定3条边分别为A,B,C。如果他们能构成三角形的3条边，必须满足：0C,B+C>A,A+C>B。
如果是等腰，要判断A=B,或B=C,或A=C
如果是等边，要判断A=B,且B=C,且A=C

等价类扩展

上面的等价类用例的设计方法是依据早期的计算机语言来定义的，随着计算机开发技术的发展，该方法也有了扩展。比如有效操作，非法操作。
注意：当多个输入域在一起时千万不要对他们的用例进行组合，可以借鉴单元测试的插桩技术的方法。

边界值分析法

概念

人们从长期的测试工作经验得知，大量的错误是发生在输入或输出范围的边界上，而不是在输入范围的内部。因此针对各种边界情况设计测试用例，可以查出更多的错误。 使用边界值分析方法设计测试用例，首先应确定边界情况。

选择测试用例的原则

1、如果输入条件规定了值的范围，则应该取刚达到这个范围的边界值，以及刚刚超过这个范围边界的值作为测试输入数据。
2、如果输入条件规定了值的个数，则用最大个数、最小个数、比最大个数多1个、比最小个数少1 个的数作为测试数据。
3、如果程序的规格说明给出的输入域或输出域是有序集（如有序表、顺序文件等），则应选取集合的第一个和最后一个元素作为测试用例。
4、分析规格说明，找出其他可能的边界条件

例题

如一个整型的数据输入框，整型的取值范围是0～65535，可以输入0、65535、－1、1、65534、65536值进行校验。

错误推测法

概念

1、人们也可以靠经验和直觉推测程序中可能存在的各种错误，从而有针对性地编写检查这些错误的例子。这就是错误推测法。
2、错误推测法的基本想法是：列举出程序中所有可能有的错误和容易发生错误的特殊情况，根据它们选择测试用例
3、在GIS中可以无限放大、在空白区域操作等

因果图法

因果图法是什么

因果图方法最终生成的就是判定表。它适合于检查程序输入条件的各种组合情况。

利用因果图生成测试用例的基本步骤

① 分析软件规格说明的描述中哪些是原因，哪些是结果。原因是输入条件或输入条件的等价类，结果是输出条件。
② 分析软件规格说明描述中的语义，找出原因与结果之间、原因与原因之间对应的关系，根据这些关系，画出因果图。
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，在因果图上使用若干标准的符号标明约束条件。
④ 把因果图转换成判定表。
⑤ 为判定表中的每一列设计测试用例。

通常在因果图中，用Ci表示原因，Ei表示结果

例题

题目：有一个处理单价为1.5元的饮料自动售货机软件，若投入1.5元硬币，按下不同名称的饮料按钮，相应的饮料就送出来，若投入2元，在送出饮料同时退5角硬币
分析：
原因：（1）投1.5元（2）投2元（3）选“可乐”（4）选“雪碧”（5）选“红茶”
中间状态：（1）已投币（2）已选择饮料
结果：（1）退5角（2）送“可乐”（3）送“雪碧”（4）送“红茶”
转化为决策表：

因果图在GIS测试中的应用

在GIS测量多边形面积时，一个四边形的面积是两个或多个三角形面积的和。

场景法

1、现在的软件几乎都是用事件触发来控制流程的，事件触发时的情景便形成了场景，而同一事件不同的触发顺序和处理结果就形成事件流。这种在软件设计方面的思想也可以引入到软件测试中，可以比较生动地描绘出事件触发时的情景，有利于测试设计者设计测试用例，同时使测试用例更容易理解和执行。
2、用例场景用来描述流经用例的路径，从用例开始到结束遍历这条路径上所有基本流和备选流

基本流和备选流

图中经过用例的每条路径都用基本流和备选流来表示，直黑线表示基本流，是经过用例的最简单的路径。备选流用不同的色彩表示，一个备选流可能从基本流开始，在某个特定条件下执行，然后重新加入基本流中（如备选流1和3）；也可能起源于另一个备选流（如备选流2），或者终止用例而不再重新加入到某个流（如备选流2和4）。

例题

图示是ATM例子的流程示意图。

解答：
（1）场景设计
（2）对于这7个场景中的每一个场景都需要确定测试用例。可以采用矩阵或决策表来确定和管理测试用例。下面显示了一种通用格式，其中各行代表各个测试用例，而各列则代表测试用例的信息。本示例中，对于每个测试用例，存在一个测试用例ID、条件（或说明）、测试用例中涉及的所有数据元素（作为输入或已经存在于数据库中）以及预期结果。
（3）编写测试用例：

（4）数据设计
一旦确定了所有的测试用例，则应对这些用例进行复审和验证以确保其准确且适度，并取消多余或等效的测试用例。
测试用例一经认可，就可以确定实际数据值（在测试用例实施矩阵中）并且设定测试数据，如表所示。

总结

对于黑盒测试方法来说，以上4种方法是基本的测试方法，除此之外还有判定表驱动法、正交试验法、功能图法和场景法等。
在实际测试中，往往是综合使用各种方法才能有效地提高测试效率和测试覆盖率，这就需要认真掌握这些方法的原理，积累更多的测试经验，以有效地提高测试水平。

如何选取测试方法

① 首先进行等价类划分，包括输入条件和输出条件的等价划分，将无限测试变成有限测试，这是减少工作量和提高测试效率最有效的方法。
② 在任何情况下都必须使用边界值分析方法。经验表明，用这种方法设计出的测试用例发现程序错误的能力最强。
③ 可以用错误推测法追加一些测试用例，这需要依靠测试工程师的智慧和经验。
④ 对照程序逻辑，检查已设计出的测试用例的逻辑覆盖程度。如果没有达到要求的覆盖标准，应当再补充足够的测试用例。
⑤ 如果程序的功能说明中含有输入条件的组合情况，则一开始就可选用因果图法和判定表驱动法。
⑥ 对于参数配置类的软件，要用正交试验法选择较少的组合方式达到最佳效果。
⑦ 功能图法也是很好的测试用例设计方法，我们可以通过不同时期条件的有效性设计不同的测试数据。
⑧ 对于业务流清晰的系统，可以利用场景法贯穿整个测试案例过程，在案例中综合使用各种测试方法。