软件测试-边界值和等价类

边界值测试

      所谓边界值，关注的是变量取值空间的边界。之所以采用值域的边界进行测试，是因为通常的错误更可能出现在输入变量的极值附近。在这里还有另外一种假设，我们认为，软件失效极少由两个（或者多个）缺陷问题引起的。

边界值分析的基本思想是使用在最小值、略高于虽小值、正常值、略低于最大值和最大值出取输入变量值（min、min+、nom、max-和max）。健壮性测试是在边界值测试的基础上，再采用min-和max+来取值。最坏情况测试，拒绝单缺陷假设，即多个变量取极值时，称作最坏情况测试，通常会产生5的N次方个测试用例。

边界值分析方法的归纳：通过变量数量和通过值域的种类，归纳变量数量很容易，如果有一个n变量函数，使除一个以外的所欲变量取正常值，使剩余的那个变量取最小值、略高于虽小值、正常值、略低于最大值和最大值，对每个变量都重复进行。如此，对于一个n变量函数，采用边界值分析会产生4N+1个测试用例。

4. 常见的边界值

1) 对16-bit 的整数而言 32767 和 -32768 是边界

2) 屏幕上光标在最左上、最右下位置

3) 报表的第一行和最后一行

4) 数组元素的第一个和最后一个

5) 循环的第 0 次、第 1 次和倒数第 2 次、最后一次。

5.边界值分析
  1)边界值分析使用与等价类划分法相同的划分，只是边界值分析假定错误更多地存在于划分的边界上，因此在等价类的边界上以及两侧的情况设计测试用例。
    例：测试计算平方根的函数
        --输入：实数
        --输出：实数
        --规格说明：当输入一个0或比0大的数的时候，返回其正平方根；当输入一个小于0的数时，显示错误信息"平方根非法-输入值小于0"并返回0；库函数Print-Line可以用来输出错误信息。
        
  2)等价类划分：
    I.可以考虑作出如下划分：
      a、输入 (i)<0 和 (ii)>=0
      b、输出 (a)>=0 和 (b) Error
    II.测试用例有两个：
      a、输入4，输出2。对应于 (ii) 和 (a) 。
      b、输入-10，输出0和错误提示。对应于 (i) 和 (b) 。

  3)边界值分析：
    划分(ii)的边界为0和最大正实数；划分(i)的边界为最小负实数和0。由此得到以下测试用例：
    a、输入 {最小负实数}
    b、输入 {绝对值很小的负数}
    c、输入 0
    d、输入 {绝对值很小的正数}
    e、输入 {最大正实数}
    
  4)通常情况下，软件测试所包含的边界检验有几种类型：数字、字符、位置、重量、大小、速度、方位、尺寸、空间等。
  5)相应地，以上类型的边界值应该在：最大/最小、首位/末位、上/下、最快/最慢、最高/最低、  最短/最长、 空/满等情况下。
  6)利用边界值作为测试数据

 

项	边界值	测试用例的设计思路
字符	起始-1个字符/结束+1个字符	假设一个文本输入区域允许输入1个到255个 字符，输入1个和255个字符作为有效等价类；输入0个和256个字符作为无效等价类，这几个数值都属于边界条件值。
数值	最小值-1/最大值+1	假设某软件的数据输入域要求输入5位的数据值，可以使用10000作为最小值、99999作为最大值；然后使用刚好小于5位和大于5位的 数值来作为边界条件。
空间	小于空余空间一点/大于满空间一点	例如在用U盘存储数据时，使用比剩余磁盘空间大一点（几KB）的文件作为边界条件。

  7)内部边界值分析：
    在多数情况下，边界值条件是基于应用程序的功能设计而需要考虑的因素，可以从软件的规格说明或常识中得到，也是最终用户可以很容易发现问题的。然而，在测试用例设计过程中，某些边界值条件是不需要呈现给用户的，或者说用户是很难注意到的，但同时确实属于检验范畴内的边界条件，称为内部边界值条件或子边界值条件。
    内部边界值条件主要有下面几种：
    a)数值的边界值检验：计算机是基于二进制进行工作的，因此，软件的任何数值运算都有一定的范围限制。

 

项	范围或值
位（bit）	0 或 1
字节（byte）	0 ~ 255
字（word）	0~65535（单字）或 0~4294967295（双字）
千（K）	1024
兆（M）	1048576
吉（G）	1073741824

    b)字符的边界值检验：在计算机软件中，字符也是很重要的表示元素，其中ASCII和Unicode是常见的编码方式。下表中列出了一些常用字符对应的ASCII码值。

 

字符	ASCII码值	字符	ASCII码值
空 (null)	0	A	65
空格 (space)	32	a	97
斜杠 ( / )	47	Z	90
0	48	z	122
冒号 ( : )	58	单引号 ( ‘ )	96
@	64

    c)其它边界值检验
    
6.基于边界值分析方法选择测试用例的原则
  1)如果输入条件规定了值的范围,则应取刚达到这个范围的边界的值,以及刚刚超越这个范围边界的值作为测试输入数据。
    例如，如果程序的规格说明中规定："重量在10公斤至50公斤范围内的邮件，其邮费计算公式为……"。作为测试用例，我们应取10及50，还应取10.01,49.99,9.99及50.01等。
  2)如果输入条件规定了值的个数,则用最大个数,最小个数,比最小个数少一,比最大个数多一的数作为测试数据。
    比如，一个输入文件应包括1~255个记录，则测试用例可取1和255，还应取0及256等。
  3)将规则1）和2）应用于输出条件，即设计测试用例使输出值达到边界值及其左右的值。
    例如，某程序的规格说明要求计算出"每月保险金扣除额为0至1165.25元"，其测试用例可取0.00及1165.24、还可取一0.01及1165．26等。
    再如一程序属于情报检索系统，要求每次"最少显示1条、最多显示4条情报摘要"，这时我们应考虑的测试用例包括1和4，还应包括0和5等。 
  4)如果程序的规格说明给出的输入域或输出域是有序集合,则应选取集合的第一个元素和最后一个元素作为测试用例。
  5)如果程序中使用了一个内部数据结构,则应当选择这个内部数据结构的边界上的值作为测试用例。
  6)分析规格说明,找出其它可能的边界条件。

 

等价类测试

等价类构成集合的划分，具有完备性和无冗余性。子集是由等价关系决定的。等价类测试分为弱一般等价类测试，强一般等价类测试，弱健壮等价类测试，强健壮等价类测试。

弱一般等价类测试： 
弱一般等价类测试通过使用一个测试用例中的每个等价类的一个变量实现。

强一般等价类测试： 
基于多缺陷假设，因此需要等价类笛卡儿积的每个元素对应的测试用例。

弱健壮等价类测试： 
健壮是指，测试考虑了无效值。弱是因为有单缺陷假设。 
1. 对于有效输入，使用每个有效类的一个值。 
2. 对于无效输入，测试用例将拥有一个无效值，并保持其余的值都是有效的。

强健壮等价类测试： 
我们从所有等价类笛卡儿积的每个元素中获得测试用例。

 1)有效等价类
    是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。利用有效等价类可检验程序是否实现了规格说明中所规定的功能和性能。
  2)无效等价类
    与有效等价类的定义恰巧相反。无效等价类指对程序的规格说明是不合理的或无意义的输入数据所构成的集合。对于具体的问题，无效等价类至少应有一个，也可能有多个。
  设计测试用例时,要同时考虑这两种等价类。因为软件不仅要能接收合理的数据,也要能经受意外的考验，这样的测试才能确保软件具有更高的可靠性。

3.划分等价类的标准：
  1)完备测试、避免冗余;
  2)划分等价类重要的是：集合的划分，划分为互不相交的一组子集，而子集的并是整个集合;
  3)并是整个集合：完备性;
  4)子集互不相交：保证一种形式的无冗余性;
  5)同一类中标识（选择）一个测试用例，同一等价类中，往往处理相同，相同处理映射到"相同的执行路径"。

5.设计测试用例
  在确立了等价类后,可建立等价类表,列出所有划分出的等价类输入条件：有效等价类、无效等价类，然后从划分出的等价类中按以下三个原则设计测试用例：
  1)为每一个等价类规定一个唯一的编号；
  2)设计一个新的测试用例,使其尽可能多地覆盖尚未被覆盖地有效等价类,重复这一步，直到所有的有效等价类都被覆盖为止；
  3)设计一个新的测试用例,使其仅覆盖一个尚未被覆盖的无效等价类,重复这一步，直到所有的无效等价类都被覆盖为止。