第三章黑盒測(cè)試與用例設(shè)計(jì)---黑盒測(cè)試及等價(jià)類(lèi)劃分

1、軟件軟件測(cè)試測(cè)試技術(shù)技術(shù)Te s t i n g AND Developing軟件測(cè)試過(guò)程與測(cè)試模型廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學(xué)院上節(jié)回顧 測(cè)試模型 黑盒測(cè)試概念和優(yōu)缺點(diǎn)第3章 黑盒測(cè)試及其用例的設(shè)計(jì)3.2 黑盒測(cè)試法的概念3.3 三角形問(wèn)題與NextDate函數(shù)3.4 等價(jià)類(lèi)劃分法3.5 邊界值分析法3.6 因果圖法3.7 決策表法3.8 錯(cuò)誤推測(cè)法3.9 測(cè)試方法的選擇本章教學(xué)目標(biāo)理論環(huán)節(jié) 學(xué)習(xí)理解黑盒測(cè)試方法的基本概念 學(xué)習(xí)理解黑盒測(cè)試的兩個(gè)典型問(wèn)題 學(xué)習(xí)掌握黑盒測(cè)試的等價(jià)類(lèi)劃分法 學(xué)習(xí)掌握黑盒測(cè)試的邊界值分析法 學(xué)習(xí)掌握黑盒測(cè)試的因果圖測(cè)試法和決策表法實(shí)踐環(huán)節(jié) 通過(guò)案例運(yùn)用學(xué)習(xí)掌握運(yùn)用方法解決實(shí)

2、際問(wèn)題的能力 運(yùn)用等價(jià)類(lèi)劃分法與邊界值分析法進(jìn)行實(shí)際程序測(cè)試 運(yùn)用因果圖測(cè)試法與決策表法進(jìn)行實(shí)際程序測(cè)試2022-4-25軟件輸入黑盒測(cè)試不深入代碼細(xì)節(jié)輸出3.2 黑盒測(cè)試概述 在測(cè)試時(shí)，把程序看作一個(gè)不能打開(kāi)的黑盆子，在完全不考慮程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性的情況下，測(cè)試者在程序接口進(jìn)行測(cè)試，它只檢查程序功能是否按照需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)的規(guī)定正常使用，程序是否能適當(dāng)?shù)亟邮蛰斎霐?shù)鋸而產(chǎn)生正確的輸出信息，并且保持外部信息（如數(shù)據(jù)庫(kù)或文件）的完整性，如圖所示。2022-4-251黑盒測(cè)試主要用于發(fā)現(xiàn)以下情況是否有不正確或遺漏了的功能在接口上，能否正確地接受輸入數(shù)據(jù)，能否產(chǎn)生正確地輸出信息訪問(wèn)外部信息是否有錯(cuò)性

3、能上是否滿足要求界面是否錯(cuò)誤，是否不美觀初始化或終止錯(cuò)誤2022-4-252“黑盒”的兩種基本方法 黑盒測(cè)試有兩種基本方法，即通過(guò)測(cè)試和失敗測(cè)試。 在進(jìn)行通過(guò)測(cè)試時(shí)，實(shí)際上是確認(rèn)軟件能做什么，而不會(huì)去考驗(yàn)其能力如何。軟件測(cè)試員只運(yùn)用最簡(jiǎn)單，最直觀的測(cè)試案例。 在設(shè)計(jì)和執(zhí)行測(cè)試案例時(shí)，總是先要進(jìn)行通過(guò)測(cè)試。在進(jìn)行破壞性試驗(yàn)之前，看一看軟件基本功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。這一點(diǎn)很重要，否則在正常使用軟件時(shí)就會(huì)奇怪地發(fā)現(xiàn)，為什么會(huì)有那么多的軟件缺陷出現(xiàn)？ 在確信了軟件正確運(yùn)行之后，就可以采取各種手段通過(guò)搞“垮”軟件來(lái)找出缺陷。純粹為了破壞軟件而設(shè)計(jì)和執(zhí)行的測(cè)試案例，被稱(chēng)為失敗測(cè)試或迫使出錯(cuò)測(cè)試。2022-4-

4、253黑盒測(cè)試的優(yōu)、缺點(diǎn)黑盒測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)有：1）比較簡(jiǎn)單，不需要了解程序內(nèi)部的代碼及實(shí)現(xiàn)；2）與軟件的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)；3）從用戶角度出發(fā)，能很容易的知道用戶會(huì)用到哪些功能，會(huì)遇到哪些問(wèn)題；4）基于軟件開(kāi)發(fā)文檔，所以也能知道軟件實(shí)現(xiàn)了文檔中的哪些功能；5）在做軟件自動(dòng)化測(cè)試時(shí)較為方便。黑盒測(cè)試的缺點(diǎn)有：1）不可能覆蓋所有的代碼，覆蓋率較低，大概只能達(dá)到總代碼量的30%；2）自動(dòng)化測(cè)試的復(fù)用性較低。2022-4-254黑盒測(cè)試的測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法1、等價(jià)類(lèi)劃分方法；2、邊界值分析方法；3、錯(cuò)誤推測(cè)方法；4、因果圖方法；5、決策表驅(qū)動(dòng)分析方法；6、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法；7、功能圖分析方法3.3 三角形問(wèn)題與N

5、extDate函數(shù) 1、三角形問(wèn)題 輸入三個(gè)整數(shù)a、b、c，分別作為三角形的三條邊，現(xiàn)通過(guò)程序判斷由三條邊構(gòu)成的三角形的類(lèi)型為等邊三角形、等腰三角形、一般三角形（特殊的還有直角三角形），以及構(gòu)不成三角形。 現(xiàn)在要求輸入三個(gè)整數(shù)a、b、c，必須滿足以下條件： 條件1 1a100 條件4 ab+ c 條件2 1b100 條件5 ba+ c 條件3 1c100 條件6 ca+ b 三角形問(wèn)題與NextDate函數(shù)（續(xù)） 如果輸入值a、b、c不滿足條件1、條件2和條件3中的任意一個(gè)，程序給出“邊的取值超出允許范圍”的信息。 如果輸入值a、b、c 滿足條件1、條件2和條件3，則輸出下列四種情況之一：（1

6、）如果不滿足條件4、條件5和條件6中的任意一個(gè)，則程序輸出為“非三角形”。（2）如果三條邊相等，則程序輸出為“等邊三角形”。（3）如果恰好有兩條邊相等，則程序輸出為“等腰三角形”。（4）如果三條邊都不相等，則程序輸出為“一般三角形”。 三角形問(wèn)題的復(fù)雜之處在于輸入與輸出之間的關(guān)系比較復(fù)雜。三角形問(wèn)題與NextDate函數(shù)（續(xù)） 2、NextDate函數(shù) NextDate函數(shù)說(shuō)明另一種復(fù)雜的關(guān)系，即輸入變量之間邏輯關(guān)系的復(fù)雜性。 NextDate函數(shù)包含三個(gè)變量month、day和year，函數(shù)的輸出為輸入日期后一天的日期。 要求輸入變量month、day和year均為整數(shù)值，并且滿足下列條件：

7、 條件1 1 month 12 條件2 1 day 31 條件3 1912 year 2050 在NextDate函數(shù)中有兩種復(fù)雜性的輸入來(lái)源，一是輸入域的復(fù)雜性，二是確定閏年的規(guī)則并要增加“額外天”。3.4 等價(jià)類(lèi)劃分法n計(jì)算兩個(gè)1100之內(nèi)的整數(shù)之和n如何測(cè)試？等價(jià)類(lèi)劃分法n等價(jià)類(lèi)劃分法是一種重要的、常用的黑盒測(cè)試方法，它將不能窮舉的測(cè)試過(guò)程進(jìn)行合理分類(lèi)，從而保證設(shè)計(jì)出來(lái)的測(cè)試用例具有完整性和代表性。n舉例：設(shè)計(jì)這樣的測(cè)試用例，來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)所有實(shí)數(shù)進(jìn)行開(kāi)平方運(yùn)算（ y = sqrt(x) ）的程序的測(cè)試。思考方向： 由于開(kāi)平方運(yùn)算只對(duì)非負(fù)實(shí)數(shù)有效，這時(shí)需要將所有的實(shí)數(shù)（輸入域x）進(jìn)行劃分，

8、可以分成：正實(shí)數(shù)、0 和 負(fù)實(shí)數(shù)。假設(shè)我們選定+1.4444代表正實(shí)數(shù)，-2.345代表負(fù)實(shí)數(shù)，則為該程序設(shè)計(jì)的測(cè)試用例的輸入為+1.4444、 0 和 -2.345。等價(jià)類(lèi)劃分法（續(xù)）n等價(jià)類(lèi)劃分法是把所有可能的輸入數(shù)據(jù)，即程序的輸入域劃分為若干部分（子集），然后從每一個(gè)子集中選取少數(shù)具有代表性的數(shù)據(jù)作為測(cè)試用例。n等價(jià)類(lèi)是指某個(gè)輸入域的子集合。所有這些子集合(即等價(jià)類(lèi))并不相交，且并集為輸入域。n在一個(gè)子集合中的各個(gè)輸入數(shù)據(jù)，對(duì)于揭露程序中的錯(cuò)誤都是等效的，因此它們具有等價(jià)特性。即每一個(gè)該子集的代表性數(shù)據(jù)在測(cè)試中的作用都等價(jià)于這一類(lèi)中的其它數(shù)據(jù)。n這樣，只選取某個(gè)等價(jià)類(lèi)中的一個(gè)或幾個(gè)代表性

9、的數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試，則等效于對(duì)于這一類(lèi)所有值的測(cè)試。n因此，問(wèn)題劃轉(zhuǎn)化為如何分等價(jià)類(lèi)，而不需要考慮窮盡測(cè)試了3.4.1 等價(jià)類(lèi)的劃分原則 等價(jià)類(lèi)的特征： 完備性所有等價(jià)類(lèi)的并集為整個(gè)輸入域 無(wú)冗余性等價(jià)類(lèi)互不相交 如何劃分？等價(jià)類(lèi)的劃分原則（續(xù)） 劃分等價(jià)類(lèi)可分為兩種情況：（1）有效等價(jià)類(lèi) 是指對(duì)軟件規(guī)格說(shuō)明而言，是有意義的、合理的輸入數(shù)據(jù)所組成的集合。利用有效等價(jià)類(lèi)，能夠檢驗(yàn)程序是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)格說(shuō)明中預(yù)先規(guī)定的功能和性能。（2）無(wú)效等價(jià)類(lèi) 是指對(duì)軟件規(guī)格說(shuō)明而言，是無(wú)意義的、不合理的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合。利用無(wú)效等價(jià)類(lèi)，可以鑒別程序異常處理的情況，檢查被測(cè)對(duì)象的功能和性能的實(shí)現(xiàn)是否有不符合規(guī)格說(shuō)明要

10、求的地方。 等價(jià)類(lèi)的劃分原則（續(xù)） 進(jìn)行等價(jià)類(lèi)劃分的依據(jù)：（1）按照區(qū)間劃分 在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個(gè)數(shù)的情況下，可以確定一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)和兩個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)。程序輸入x取值于一個(gè)固定的枚舉類(lèi)型1,3,7,15，且程序 中對(duì)這4個(gè)數(shù)值分別進(jìn)行了處理，則有效等價(jià)類(lèi)為x=1、x=3、 x=7、x=15，無(wú)效等價(jià)類(lèi)為x1,3,7,15的值的集合。（2）按照數(shù)值劃分 在規(guī)定了一組輸入數(shù)據(jù)（假設(shè)包括 n個(gè) 輸入值），并且程序要對(duì)每一個(gè)輸入值分別進(jìn)行處理的情況下，可確定 n 個(gè)有效等價(jià)類(lèi)（每個(gè)值確定一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)）和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)（所有不允許的輸入值的集合）。（3）按照數(shù)值集合劃分 在輸入條件規(guī)定了輸入

11、值的集合或規(guī)定了“必須如何”的條件下，可以確定一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)和一個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)（該集合有效值之外）。（5）細(xì)分等價(jià)類(lèi) 在確知已劃分的等價(jià)類(lèi)中各元素在程序中的處理方式不同的情況下，則應(yīng)再將該等價(jià)類(lèi)進(jìn)一步劃分為更小的等價(jià)類(lèi)，并建立等價(jià)類(lèi)表。 （4）按照限制條件或規(guī)則劃分 在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則或限制條件的情況下，可確定一個(gè)有效等價(jià)類(lèi)（符合規(guī)則）和若干個(gè)無(wú)效等價(jià)類(lèi)（從不同角度違反規(guī)則）。等價(jià)類(lèi)的劃分原則思考：如何考慮下面問(wèn)題的等價(jià)類(lèi)劃分？1、一個(gè)類(lèi)似超級(jí)瑪麗的游戲，游戲的快捷鍵有：四個(gè)方向鍵、跑、攻擊、防御，如何劃分等價(jià)類(lèi)進(jìn)行測(cè)試？2、銀行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)要求用戶賬戶密碼必須為6位數(shù)字，如何劃分等

12、價(jià)類(lèi)？等價(jià)類(lèi)劃分法的測(cè)試用例設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮有效等價(jià)類(lèi)和無(wú)效等價(jià)類(lèi)測(cè)試用例的設(shè)計(jì)。 根據(jù)劃分好的等價(jià)類(lèi)表可確定測(cè)試用例，具體過(guò)程如下：（1）列出可能首先為等價(jià)類(lèi)表中的每一個(gè)等價(jià)類(lèi)（2）分別規(guī)定一個(gè)唯一的編號(hào)。（3）設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)試用例，使它能夠盡量覆蓋尚未覆蓋的有效等價(jià)類(lèi)。重復(fù)這個(gè)步驟，直到所有的有效等價(jià)類(lèi)均被測(cè)試用例所覆蓋（盡量一對(duì)多）。（4）設(shè)計(jì)一個(gè)新的測(cè)試用例，使它僅覆蓋一個(gè)尚未覆蓋的無(wú)效等價(jià)類(lèi)。重復(fù)這一步驟，直到所有的無(wú)效等價(jià)類(lèi)均被測(cè)試用例所覆蓋（必須一對(duì)一）。例1：游戲快捷鍵測(cè)試第一步：劃分有效和無(wú)效等價(jià)類(lèi)并編號(hào)輸入條件輸入條件有效等價(jià)類(lèi)有效等價(jià)類(lèi)無(wú)效等價(jià)類(lèi)無(wú)效等價(jià)

13、類(lèi)指定的指定的單個(gè)按鍵單個(gè)按鍵跑跑(a)攻擊攻擊(z)防御防御(x)非指定的單個(gè)按鍵非指定的單個(gè)按鍵多個(gè)按鍵多個(gè)按鍵第二步：依次設(shè)計(jì)測(cè)試用例，直到所有有效等價(jià)類(lèi)被覆蓋測(cè)試用例：鍵 鍵 鍵 鍵 a鍵 z鍵 x鍵第三步：依次設(shè)計(jì)測(cè)試用例，直到所有無(wú)效等價(jià)類(lèi)被覆蓋q鍵 a鍵+s鍵 s鍵+d鍵例2：銀行賬戶密碼測(cè)試第一步：劃分有效和無(wú)效等價(jià)類(lèi)并編號(hào)輸入條件輸入條件有效等價(jià)類(lèi)有效等價(jià)類(lèi)無(wú)效等價(jià)類(lèi)無(wú)效等價(jià)類(lèi)6位位19字字符符6位任意數(shù)字位任意數(shù)字 少于少于6位數(shù)字字符位數(shù)字字符多于多于6位數(shù)字字符位數(shù)字字符任意長(zhǎng)度的含有非數(shù)任意長(zhǎng)度的含有非數(shù)字字符的字符串字字符的字符串第二步：依次設(shè)計(jì)測(cè)試用例，直到所有有

14、效等價(jià)類(lèi)被覆蓋測(cè)試用例：123456第三步：依次設(shè)計(jì)測(cè)試用例，直到所有無(wú)效等價(jià)類(lèi)被覆蓋123 1234567 a123常見(jiàn)等價(jià)類(lèi)劃分測(cè)試形式 針對(duì)是否對(duì)無(wú)效數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，可以將等價(jià)類(lèi)測(cè)試分為 標(biāo)準(zhǔn)等價(jià)類(lèi)測(cè)試和健壯等價(jià)類(lèi)測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)等價(jià)類(lèi)測(cè)試不考慮無(wú)效數(shù)據(jù)值，測(cè)試用例使用每個(gè)等價(jià)類(lèi)中的一個(gè)值。健壯等價(jià)類(lèi)測(cè)試主要的出發(fā)點(diǎn)是考慮了無(wú)效等價(jià)類(lèi)。對(duì)有效輸入，測(cè)試用例從每個(gè)有效等價(jià)類(lèi)中取一個(gè)值； 對(duì)無(wú)效輸入，一個(gè)測(cè)試用例有一個(gè)無(wú)效值，其他值均取有效值。 標(biāo)準(zhǔn)等價(jià)類(lèi)例如，輸入變量x1的范圍是：ax1d輸入變量x2的范圍是： cx2g 假設(shè)我們把x1的合理輸入范圍劃分為3個(gè)等價(jià)類(lèi)：a,b,(b,c),c,d 假

15、設(shè)把x2的合理輸入范圍劃分為2個(gè)等價(jià)類(lèi)：e,f,(f,g 標(biāo)準(zhǔn)等價(jià)類(lèi)劃分不考慮無(wú)效值，測(cè)試用例在每個(gè)等價(jià)類(lèi)中選擇一個(gè)值，測(cè)試用例的總數(shù)等于輸入域等價(jià)類(lèi)劃分的最大數(shù)目因此，我們每次依次在x1和x2的等價(jià)類(lèi)中選取對(duì)應(yīng)的值設(shè)計(jì)測(cè)試用例，以最終完全覆蓋x1和x2的等價(jià)類(lèi)。測(cè)試用例的總數(shù)等于輸入域等價(jià)類(lèi)劃分的最大數(shù)目，即max3, 2=3個(gè)健壯等價(jià)類(lèi) 主要的出發(fā)點(diǎn)是考慮了無(wú)效等價(jià)類(lèi)。 對(duì)無(wú)效輸入，一個(gè)測(cè)試用例有一個(gè)無(wú)效值，其他值均取有效值。cbadefg3.4.4 使用等價(jià)類(lèi)劃分法測(cè)試的實(shí)例 實(shí)例1 三角形問(wèn)題的等價(jià)類(lèi)劃分 比較簡(jiǎn)單的方法是從被測(cè)程序的輸出域反過(guò)來(lái)定義等價(jià)類(lèi)。 在三角形問(wèn)題中，有四種可能

16、的輸出：等邊三角形、等腰三角形、一般三角形和非三角形。利用這些信息能夠確定下列輸出（值域）等價(jià)類(lèi)。R1 = : 邊為a,b,c的等邊三角形 R2 = : 邊為a,b,c的等腰三角形 R3 = : 邊為a,b,c的一般三角形 R4 = : 邊為a,b,c不能組成三角形 3.4.4 使用等價(jià)類(lèi)劃分法測(cè)試的實(shí)例 實(shí)例1 三角形問(wèn)題的等價(jià)類(lèi)劃分輸入條件輸入條件有效等價(jià)類(lèi)有效等價(jià)類(lèi)無(wú)效等價(jià)類(lèi)無(wú)效等價(jià)類(lèi)a,b,c介于介于1100的整數(shù)，且的整數(shù)，且a,b,c能組成三角形能組成三角形組成等邊三角形組成等邊三角形組成等腰三角形組成等腰三角形組成一般三角形組成一般三角形不能組成三角形不能組成三角形（注：上述四種

17、情（注：上述四種情況況a,b,c的取值都在的取值都在指定范圍）指定范圍）a的值不在指定范圍的值不在指定范圍b的值不在指定范圍的值不在指定范圍c的值不在指定范圍的值不在指定范圍三角形問(wèn)題測(cè)試用例測(cè)試用例abc預(yù)期輸出預(yù)期輸出Test1101010等邊三角形等邊三角形Test210105等腰三角形等腰三角形Test3345一般三角形一般三角形Test4412非三角形非三角形三角形問(wèn)題的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等價(jià)類(lèi)測(cè)試用例測(cè)試用例測(cè)試用例abc預(yù)期輸出預(yù)期輸出Test1567一般三角形一般三角形Test2-155a值超出輸入值定義域值超出輸入值定義域Test35-15b值超出輸入值定義域值超出輸入值定義域Test

18、455-1c值超出輸入值定義域值超出輸入值定義域Test510155a值超出輸入值定義域值超出輸入值定義域Test651015b值超出輸入值定義域值超出輸入值定義域Test755101c值超出輸入值定義域值超出輸入值定義域三角形問(wèn)題的7個(gè)健壯等價(jià)類(lèi)測(cè)試用例使用等價(jià)類(lèi)劃分法測(cè)試的實(shí)例（續(xù)） 實(shí)例2 保險(xiǎn)公司計(jì)算保費(fèi)費(fèi)率的程序 某保險(xiǎn)公司的人壽保險(xiǎn)的保費(fèi)計(jì)算方式為： 投保額保險(xiǎn)費(fèi)率 其中，保險(xiǎn)費(fèi)率依點(diǎn)數(shù)不同而有別，10點(diǎn)及10點(diǎn)以上保險(xiǎn)費(fèi)率為0.6%，10點(diǎn)以下保險(xiǎn)費(fèi)率為0.1%；而點(diǎn)數(shù)又是由 投保人的年齡、性別、婚姻狀況和撫養(yǎng)人數(shù)來(lái)決定，具體規(guī)則如下：這個(gè)例子更適合根據(jù)輸入域來(lái)設(shè)計(jì)等價(jià)類(lèi)計(jì)算保費(fèi)費(fèi)率的程序（1）分析程序規(guī)格說(shuō)明中給出和隱含的對(duì)輸入條件的要求，列出等價(jià)類(lèi)表（包括有效等價(jià)類(lèi)和無(wú)效等價(jià)類(lèi)）。 年齡：一位或兩位非零整數(shù)，值的有效范圍為199 性別：一位英文字符，只能取值M或F 婚姻：字符，只能取值已婚或未婚 撫養(yǎng)人數(shù)：空白或一位非零整數(shù)（19） 點(diǎn)數(shù) ：一位或兩位非零整數(shù)，值的范圍為199（2）根據(jù)（1）中的等價(jià)類(lèi)表，設(shè)計(jì)能覆蓋所有等價(jià)類(lèi)的 測(cè)試用例。輸入條件輸入條件有效等價(jià)類(lèi)有效