第4章 黑盒測試第1節(jié)邊界值分析

1、Software Testing第4章 黑 盒 測 試 授課教師：史紅梅Software Testing黑盒測試黑盒測試w軟件測試方法w邊界值測試w等價類測試w基于判定表的測試w因果圖Software Testing軟件測試方法軟件測試方法w軟件測試方法一般分為兩種：白盒測試(White Box TestingWhite Box Testing)黑盒測試（Black-box TestingBlack-box Testing）Software Testing黑盒測試黑盒測試w黑盒測試（Black-box TestingBlack-box Testing）軟件輸入輸入輸出輸出w又叫功能測試功能測試

2、，數(shù)據(jù)驅(qū)動測試或基于規(guī)格說明的測試。Software Testing黑盒測試過程黑盒測試過程需求需求說明說明產(chǎn)生產(chǎn)生被測程序被測程序測試結(jié)果測試結(jié)果輸出輸出比較比較Software Testing黑盒測試的目標黑盒測試的目標w黑盒測試試圖發(fā)現(xiàn)以下類型的錯誤：功能錯誤或遺漏；界面錯誤，不美觀；外部信息訪問錯誤；性能錯誤；初始化和終止錯誤在接口上，能否正確地接受輸入數(shù)據(jù)，能否產(chǎn)生正確地輸出信息；Software Testing徹底的黑盒測試徹底的黑盒測試w例:輸入三角形的三條邊長黑盒測試可采用的測試用例數(shù)(設(shè)字長16位)輸入輸入輸出輸出Software Testing例：測試計算器的功能例：測試計

3、算器的功能Software Testing黑盒測試的難點黑盒測試的難點w黑盒測試的難點在于如何構(gòu)造有效的輸入如何構(gòu)造有效的輸入。由于輸入空間通常是無限的，窮舉測試顯然行不通。尋找最小最重要的用例集合以精簡測試復雜性。Software Testing黑盒測試方法黑盒測試方法w黑盒測試的測試用例設(shè)計方法邊界值分析等價類劃分基于判定表的測試因果圖錯誤推測Software Testing4.1 邊界值測試w邊界值分析w健壯性邊界測試w最壞情況測試w特殊值測試w隨機測試Software Testing1. 邊界值分析邊界值分析w邊界值分析的原理w邊界值分析的思想w邊界值分析測試用例設(shè)計方法Softwar

4、e Testing(1) 邊界值分析的基本原理邊界值分析的基本原理w邊界值分析(Boundary Value AnalysisBoundary Value Analysis)邊界值分析關(guān)注輸入空間輸入空間的邊界，并從中標識測試用例。w基本原理錯誤更可能出現(xiàn)在輸入變量的極值附近。Software Testing常見的邊界值常見的邊界值w數(shù)值的邊界數(shù)值的邊界值值w字符字符的邊界的邊界值值w其他邊界條件其他邊界條件確定邊界值應(yīng)遵循的原則第4章 黑 盒 測 試 1數(shù)值的邊界數(shù)值的邊界值值計算機是基于二進制進行工作的，因此，軟件的任何數(shù)值運算都有一定的范圍限制。比如一個字節(jié)由8位組成，一個字節(jié)所能表達的

5、數(shù)值范圍是0，255。表4-1-1列出了計算機中常用數(shù)值的范圍。 第4章 黑 盒 測 試 表4-1-1 二進制數(shù)值的邊界 術(shù) 語 范 圍 或 值 bit(位) 0 或 1 byte(字節(jié)) 0255 word(字) 065 535(單字)或 04 294 967 295(雙字) int(32 位) -2 147 483 6482 147 483 647 K(千) 1 024 M(兆) 1 048 576 G(千兆) 1 073 741 824 第4章 黑 盒 測 試 2字符的邊界字符的邊界值值在計算機軟件中，字符也是很重要的表示元素。其中ASCII和Unicode是常見的編碼方式。表4-1-2

6、中列出了一些常用字符對應(yīng)的ASCII碼值。如果要測試文本輸入或文本轉(zhuǎn)換的軟件，在定義數(shù)據(jù)區(qū)間包含哪些值時，就可以參考ASCII碼表，找出隱含的邊界條件。 第4章 黑 盒 測 試 表 4-1-2 部分 ASCII 碼值表 字 符 ASCII 碼值 字 符 ASCII 碼值 Null(空) 0 A 65 Space(空格) 32 a 97 /(斜杠) 47 Z 90 0(零) 48 z 122 :(冒號) 58 (單引號) 96 64 (大括號) 123 第4章 黑 盒 測 試 3其他其他邊界條件邊界條件有一些邊界條件容易被人忽略，比如在文本框中不是沒有輸入正確的信息，而是根本就沒有輸入任何內(nèi)容，

7、然后就按“確認”按鈕。這種情況常常被遺忘或忽視了，但在實際使用中卻時常發(fā)生。因此在測試時還需要考慮程序?qū)δJ值、空白、空值、零值、無輸入等情況的反應(yīng)。第4章 黑 盒 測 試 邊界邊界值應(yīng)遵循以下幾條原則值應(yīng)遵循以下幾條原則：(1) 如果輸入條件規(guī)定了值的范圍，則應(yīng)取剛達到這個范圍的邊界的值，以及剛剛超越這個范圍邊界的值作為測試輸入數(shù)據(jù)。 (2) 如果輸入條件規(guī)定了值的個數(shù)，則用最大個數(shù)、最小個數(shù)、比最小個數(shù)少一、比最大個數(shù)多一的數(shù)作為測試數(shù)據(jù)。第4章 黑 盒 測 試 邊界邊界值應(yīng)遵循以下幾條原則：值應(yīng)遵循以下幾條原則： (3) 如果程序的規(guī)格說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

8、一個元素和最后一個元素作為測試數(shù)據(jù)。(4) 如果程序中使用了一個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當選擇這個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邊界上的值作為測試數(shù)據(jù)。(5) 分析規(guī)格說明，找出其他可能的邊界條件。 Software Testing常見的邊界值常見的邊界值w舉例對16-bit 的整數(shù)而言 32767 和 -32768 是邊界屏幕上光標在最左上、最右下位置報表的第一行和最后一行數(shù)組元素的第一個和最后一個C+ 語言中，int A10: A0A9 循環(huán)的第 0 次、第 1 次和倒數(shù)第 2 次、最后一次Software Testing(2) 邊界值分析的基本思想邊界值分析的基本思想w在最小值、略高于最小值、正常值、略低于最

9、大值和最大值處取輸入變量值w表示方法min、min+、nom、max-、和maxw例如：涉及兩個變量的函數(shù)x1,x2X1的取值x1min,x1min+,x1nom,x1max-,x1maxX2的取值x2min,x2min+ ,x2nom,x2max-,x2maxSoftware Testing邊界值分析的取值邊界值分析的取值Software Testing“單缺陷單缺陷”假設(shè)假設(shè)w“單缺陷”假設(shè)失效極少是由兩個或多個缺陷的同時發(fā)生引起的依據(jù)單缺陷假設(shè)來設(shè)計測試用例，只讓一個變量取邊界值，其余變量取正常值。w“單缺陷”假設(shè)是邊界值分析的關(guān)鍵假設(shè)Software Testing“多缺陷多缺陷”假設(shè)

10、假設(shè)w多缺陷假設(shè)“失效是由兩個或兩個以上缺陷同時作用引起的”。依據(jù)多缺陷假設(shè)來設(shè)計測試用例，要求在選取測試用例時同時讓多個變量取邊界值。Software Testing(3) 邊界值分析測試用例邊界值分析測試用例w邊界值分析獲得測試用例的方法：使所有變量取正常值，只使一個變量取極值；對于一個n變量函數(shù)，邊界值分析會產(chǎn)生4n+14n+1個測試用例。Software TestingwX X1 1取值：x x1 1minmin,x,x1 1min+min+,x,x1 1nomnom,x,x1 1max-max-,x,x1max1maxwX X2 2取值：x x2min2min,x,x2min+2mi

11、n+ ,x ,x2nom2nom,x,x2max-2max-,x,x2max2maxw兩個變量函數(shù)的邊界值分析測試用例 x , , , ,x2min+, x , , , ,x2max-, x , ,x2max, x1min,x , , , x1max-, x , , 兩個變量函數(shù)邊界值分析測試用例Software TestingX2兩個變量函數(shù)邊界值分析測試用例舉例舉例：w有一個二元函數(shù)f(x，y)，要求輸入變量x，y分別滿足：x1，12，y1，31。w采用邊界值分析法設(shè)計測試用例，可以選擇下面一組測試數(shù)據(jù)： ， 。舉例舉例：w有一個三元函數(shù)f(x, y, z)，其中x0，100，y1，12，

12、z1，31。w對該函數(shù)采用邊界值分析法設(shè)計的測試用例將會得到1313個測試用例，根據(jù)邊界分析的原理，可得到下列測試數(shù)據(jù)： ， 。 Software Testing(4) 邊界值分析優(yōu)缺點邊界值分析優(yōu)缺點w邊界值測試分析采用了可靠性理論的單缺單缺陷假設(shè)陷假設(shè)。w優(yōu)點：簡便易行；生成測試數(shù)據(jù)的成本很低；w局限性：測試用例不充分；不能發(fā)現(xiàn)測試變量之間的依賴關(guān)系；不考慮含義和性質(zhì);w結(jié)論：只能作為初步測試用例使用Software Testing2. 健壯性測試健壯性測試w健壯性是指在異常情況下，軟件還能正常運行的能力。w健壯性有兩層含義：容錯能力恢復能力Software Testing健壯性測試的基本

13、思想健壯性測試的基本思想w健壯性測試是邊界值分析的一種簡單擴展，除了使用五個邊界值分析取值，還要過采用: 一個略超過最大值略超過最大值(max+)的取值一個略小于最小值略小于最小值(min-)的取值Software TestingX2兩個變量函數(shù)的健壯性測試用例Software Testing健壯性測試的討論健壯性測試的討論w健壯性測試最有意思的部分不是輸入而是預(yù)期的輸出w健壯性測試的主要價值是觀察異常情況的處理軟件質(zhì)量要素的衡量標準：軟件的容錯性軟件容錯性的度量:從非法輸入中恢復Software Testing健壯性測試的測試用例個數(shù)健壯性測試的測試用例個數(shù) 一個變量個數(shù)為n的函數(shù)的健壯性測

14、試會產(chǎn)生多少個測試用例？思考：思考：6n+16n+1舉例舉例：w有一個二元函數(shù)f(x，y)，要求輸入變量x，y分別滿足：x0，100，y1000，3000，對其進行健壯性測試，則需要設(shè)計1313個個測試用例。w根據(jù)健壯性測試的原理，可以得到下面一組測試數(shù)據(jù)：w，501500，w，。Software Testing3.最壞情況測試最壞情況測試w最壞情況測試的基本思想邊界值測試分析采用了可靠性理論的單缺陷假設(shè)最壞情況測試拒絕這種假設(shè)，關(guān)心當多個變量取極值時會出現(xiàn)什么情況？Software Testing最壞情況測試用例設(shè)計方法最壞情況測試用例設(shè)計方法w對每一個變量首先進行包含最小值、略高于最小值、

15、正常值、略低于最大值、最大值五個元素集合五個元素集合的測試，然后對這些集合進行笛卡爾積計算，以生成測試用例。w一個變量個數(shù)為n的函數(shù)的最壞情況測試會產(chǎn)生5 5n n個測試用例。Software Testing兩變量函數(shù)的最壞情況測試用例兩變量函數(shù)的最壞情況測試用例X2Software Testing最壞情況與邊界值分析的比較最壞情況與邊界值分析的比較w基本邊界值分析測試用例是最壞情況測試用例的真子集。真子集。w最壞情況測試顯然更徹底w最壞情況測試工作量大得多n變量函數(shù)的最壞情況測試會產(chǎn)生5 5n n個測試用例，邊界值分析只產(chǎn)生4n+14n+1個測試用例Software Testing健壯最壞情

16、況測試健壯最壞情況測試w對每一個變量，首先進行包含最小值、略高于最小值、正常值、略低于最大值、最大值五個元素集合的測試，還要采用一個略超過最大值的取值，以及一個略小于最小值的取值。然后對這些集合進行笛卡爾笛卡爾積計算積計算以生成測試用例。w一個變量個數(shù)為n的函數(shù)的健壯最壞情況測試會產(chǎn)生7n個測試用例。Software Testing兩變量函數(shù)的健壯最壞情況測試用例Software Testing4. 特殊值測試特殊值測試w邊界值分析假定n個變量是相互獨立的，沒有考慮這些變量之間的相互依賴關(guān)系；w特殊值測試使用領(lǐng)域知識、使用類似程序的經(jīng)驗開發(fā)測試用例的特殊值。Software Testing特殊

17、值測試特殊值測試w特點：最直觀、最不一致、具有高度主觀性。w特殊值測試特別依賴測試人員的能力w雖然特殊值測試是高度主觀性的，但是能更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷Software Testing5. 隨機測試隨機測試w隨機測試的基本思想隨機測試的基本思想不是永遠選取有界變量的最小值、略高于最小值、正常值、略低于最大值和最大值，而是使用隨機數(shù)生成器選出測試用例值。Software Testingw隨機測試的一種實現(xiàn)方法隨機測試的一種實現(xiàn)方法有界變量a xb值的一個Visual Basic應(yīng)用程序生成的x,滿足下式: x = Int(b-a+1)*Rnd+a函數(shù)Int返回浮點數(shù)的整數(shù)部分函數(shù)Rnd生成區(qū)間0,1內(nèi)

18、的隨機數(shù)第4章 黑 盒 測 試 案例案例 1 1三角形三角形問題問題輸入三個整數(shù)輸入三個整數(shù)a、b、c，分別作為三角形的三條邊，通，分別作為三角形的三條邊，通過程序判斷這三條邊是否能構(gòu)成三角形。如果能構(gòu)成三角過程序判斷這三條邊是否能構(gòu)成三角形。如果能構(gòu)成三角形，則判斷三角形的類型形，則判斷三角形的類型(等邊三角形、等腰三角形、一般等邊三角形、等腰三角形、一般三角形三角形)。要求輸入三個整數(shù)。要求輸入三個整數(shù)a、b、c，必須滿足以下條件：，必須滿足以下條件：1a100；1b100；1c100。請用邊界值分析法設(shè)計測試。請用邊界值分析法設(shè)計測試用例。用例。第4章 黑 盒 測 試 用邊界值分析法設(shè)計

19、測試用例，按照下列步驟進行：1) 分析各變量取值分析各變量取值邊界值分析的基本思想是使用輸入變量的最小值、略大于最小值、正常值、略小于最大值和最大值設(shè)計測試用例。 因此a、b、c的邊界取值是：1、2、50、99、100。第4章 黑 盒 測 試 用邊界值分析法設(shè)計測試用例，按照下列步驟進行：2) 測試用例測試用例數(shù)數(shù)有n個變量的程序，其邊界值分析會產(chǎn)生4n+1個測試用例。這里有3個變量，因此會產(chǎn)生13個測試用例。 第4章 黑 盒 測 試 用邊界值分析法設(shè)計測試用例，按照下列步驟進行：3) 設(shè)計設(shè)計測試用例測試用例用邊界值分析法設(shè)計測試用例就是使一個變量取邊界值(分別取最小值、略大于最小值、正常值

20、、略小于最大值和最大值)，其余變量取正常值，然后對每個變量重復進行。本例用邊界值分析法設(shè)計的測試用例見表4-1-3。 第4章 黑 盒 測 試 表 4-1-3 三角形問題的測試用例 輸 入 數(shù) 據(jù) 測試用例 a b c 預(yù)期輸出 1 50 50 1 等腰三角形 2 50 50 2 等腰三角形 3 50 50 50 等邊三角形 4 50 50 99 等腰三角形 5 50 50 100 非三角形 6 50 1 50 等腰三角形 7 50 2 50 等腰三角形 8 50 99 50 等腰三角形 9 50 100 50 非三角形 10 1 50 50 等腰三角形 11 2 50 50 等腰三角形 12

21、99 50 50 等腰三角形 13 100 50 50 非三角形 Software Testing三角形問題三角形問題用健壯性測試會產(chǎn)生多少個測試用例？思考：思考：6n+16n+1用最壞情況測試會產(chǎn)生多少個測試用例？5 5n n第4章 黑 盒 測 試 2 2NextDateNextDate函數(shù)函數(shù)程序有三個輸入變量程序有三個輸入變量month、day、year(month、day和和year均為整數(shù)值，并且滿足條件：均為整數(shù)值，并且滿足條件：1month12、1day31，1900year2050)，分別，分別作為輸入日期的月份、日、年份，通過程序可以輸作為輸入日期的月份、日、年份，通過程序可

22、以輸出該輸入日期在日歷上下一天的日期。例如，輸入出該輸入日期在日歷上下一天的日期。例如，輸入為為2005年年11月月29日，則該程序的輸出為日，則該程序的輸出為2005年年11月月30日。請用健壯性測試法設(shè)計測試用例。日。請用健壯性測試法設(shè)計測試用例。 第4章 黑 盒 測 試 用健壯性測試法設(shè)計測試用例，按照下列步驟進行：1) 分析各變量的分析各變量的取值取值健壯性測試時，各變量分別?。郝孕∮谧钚≈怠⒆钚≈?、略大于最小值、正常值、略小于最大值、最大值和略大于最大值。month取-1，1，2，6，11，12，13。day取-1，1，2，15，30，31，32。year取1899，1900，1901，1975，2049，2050，2051。 第4章 黑 盒 測 試 用健壯性測試法設(shè)計測試用例，按照下列步驟進行：2) 測試用例數(shù)測試用例數(shù)有n個變量的程序，其邊界值分析會產(chǎn)生6n+1個測試用例。這里有3個變量，因此會產(chǎn)生19個測試用例。第4章 黑 盒 測 試 用健壯性測試法設(shè)計測試用例，按照下列步驟進行：3) 設(shè)計測試用例設(shè)計測試用例設(shè)計測試用例見表4-1-4。第4章 黑 盒 測 試 表 4-1-4 N