黑盒测试用例设计技术--等价类划分法

本文通过案例的形式，详细讲解黑盒测试用例设计技术中的等价类划分法。

等价类划分是一种典型的黑盒测试方法，其原理是把程序的输入域划分成若干部分（子集），然后从每一个子集中选取少数具有代表性的数据作为测试用例。

通过等价类划分，可以在尽可能覆盖所有测试路径的前提下，大幅度减少测试用例的数目。

本文的主要内容有：

• 等价类的概念介绍
• 划分等价类的原则
• 根据等价类设计测试用例的方法
• 案例演示

划分等价类

等价类是指某个输入域的子集合。在该子集合中，各个输入数据对于揭露程序中的错误都是等效的。并合理的假设，测试某等价类的代表值就等于对这一类其它值的测试。

等价类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：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。

在设计测试用例时，要同时考虑有效等价类和无效等价类，以此验证软件在正常操作和异常操作时是否都能正常运行。

确定等价类的6条原则：

１、在输入条件规定了取值范围或取值的个数的情况下，可以确立一个有效等价类和两个无效等价类。

• 例1：输入值是学生成绩，输入形式为文本框，要求的输入范围是0～100
  • 有效等价类：0<=输入成绩<=100；
  • 无效等价类1：输入成绩<0；
  • 无效等价类2：输入成绩>100

２、在输入条件规定了输入值的集合或者规定了“必须如何”的条件的情况下，可以确立一个有效等价类和一个无效等价类。

• 例2：输入值是人员性别，输入形式为文本框，要求输入的内容必须在集合{男,女}中
  • 有效等价类：性别＝’男’ 或者 ‘女’
  • 无效等价类：性别＝’人妖’

３、在输入条件是一个布尔量的情况下，可以确立一个有效等价类和一个无效等价类。

• 例3：输入值是状态标识位“是否完成”，输入形式为单选下拉框，选择范围为{是,否}
  • 有效等价类：选项＝’是’ 或者 ‘否’
  • 无效等价类：未进行选择操作

４、在规定了输入数据的一组值（假设Ｎ个），并且程序要对每一个输入值进行处理的情况下，可以确立Ｎ个有效等价类和一个无效等价类。

• 例4：输入值是人员性别，输入形式为文本框，要求输入的内容必须在集合{男,女}中；不同的性别选择将跳转至不同的处理页面
  • 有效等价类1：性别＝’男’
  • 有效等价类2：性别＝’女’
  • 无效等价类：性别＝’人妖’

５、在规定了输入数据必须遵守的规则的情况下，可以确立一个有效等价类（符合条件）和若干无效等价类（从各个角度违反规则）。

• 例5：输入值是人员性别，输入形式为单选下拉框，要求输入的内容必须在集合{男,女}中；
  • 有效等价类：性别＝’男’ 或者 ‘女’
  • 无效等价类1：未选择人员性别
  • 无效等价类2：在浏览器开发工具中将人员性别的属性值更改为’人妖’

６、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，则应再将该等价类划分为更小的等价类。

• 例6：在例2（输入值是人员性别，输入形式为文本框，要求输入的内容必须在集合{男,女}中）的基础上，不同的性别选择将跳转至不同的处理页面
  • 有效等价类：性别＝’男’ 或者 ‘女’
    • 有效等价类细分1：性别＝’男’
    • 有效等价类细分2：性别＝’女’
  • 无效等价类：性别＝’人妖’

列出等价类表

输入条件	有效等价类	无效等价类
…	…	…

确定测试用例

根据已列出的等价类表，按照如下步骤确定测试用例：
1）为每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覆盖的有效等价类。重复这一步，最后使得所有有效等价类均被测试用例所覆盖。
3）设计一个新的测试用例，使其只覆盖一个无效等价类。重复这一步，使所有无效等价类均被覆盖。

Example1

某程序具有如下功能：输入3个正数a、b、c，分别作为三边的边长构成三角形，输出这3个数所构成的三角形类型。
用等价类划分方法为该程序进行测试用例设计。

划分等价类

分析思路： 步骤一、要求输入3个数，且3个数都为正数；参照规则5，划分为一个有效等价类和三个无效等价类。

• 有效等价类（1）：a>0; b>0; c>0;
• 无效等价类（2）：a<=0
• 无效等价类（3）：b<=0
• 无效等价类（4）：c<=0

步骤二、在有效等价类（1）的基础上，参照规则6，对该等价类进行细分；考察3个数能否构成三角形，参照规则5，划分为一个有效等价类和三个无效等价类。

• 有效等价类（5）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a
• 无效等价类（6）：a>0; b>0; c>0; a+b<=c
• 无效等价类（7）：a>0; b>0; c>0; b+c<=a
• 无效等价类（8）：a>0; b>0; c>0; a+c<=b

步骤三、在有效等价类（5）的基础上，参照规则6，对该等价类进行细分；考察3个数能否构成等边三角形，参照规则2，划分为一个有效等价类和一个无效等价类。

• 有效等价类（9）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a=b=c
• 无效等价类（10）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a!=b 或 b!=c 或 c!=a

步骤四、在无效等价类（10）的基础上，参照规则6，对该等价类进行细分；考察3个数能否构成等腰三角形，参照规则4，划分为三个有效等价类和一个无效等价类。

• 有效等价类（11）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a=b!=c
• 有效等价类（12）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; b=c!=a
• 有效等价类（13）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; c=a!=b
• 无效等价类（14）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a!=b; a!=c; b!=c

设计测试用例

序号	[a,b,c]	覆盖等价类	预期输出结果
–	–	覆盖有效等价类	–
1	[6,6,6]	（1）（5）（9）	等边三角形
2	[3,3,5]	（1）（5）（10）（11）	等腰三角形
3	[3,4,4]	（1）（5）（10）（12）	等腰三角形
4	[4,5,4]	（1）（5）（10）（13）	等腰三角形
–	–	覆盖无效等价类	–
5	[3,4,5]	（1）（5）（14）	一般三角形
6	[-1,3,2]	（2）	不能构成三角形
7	[3,-1,2]	（3）	不能构成三角形
8	[3,2,-1]	（4）	不能构成三角形
9	[1,2,3]	（1）（6）	不能构成三角形
10	[3,1,2]	（1）（7）	不能构成三角形
11	[1,3,2]	（1）（8）	不能构成三角形

Example2

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某程序具有如下功能：文本框要求输入日期信息，日期限定在1990年1月~2049年12月，并规定日期由6位数字字符组成，前4位表示年，后2位表示月；程序需对输入的日期有效性进行校验。
用等价类划分方法为该程序的“日期检查功能”设计测试用例。

划分等价类

步骤一、要求输入6个数字字符yyyynn；参照规则5，划分为一个有效等价类和三个无效等价类。

• 有效等价类（1）：输入6个数字字符
• 无效等价类（2）：输入6个字符，存在非数字的情况
• 无效等价类（3）：输入少于6个字符
• 无效等价类（4）：输入多于6个字符

步骤二、在有效等价类（1）的基础上，参照规则6，对该等价类进行细分；考察6个数是否满足日期格式要求，1990<=yyyy<=2049，01<=nn<=12，参照规则，划分为一个有效等价类和四个无效等价类。

• 有效等价类（5）：日期格式满足要求，1990<=yyyy<=2049，01<=nn<=12
• 无效等价类（6）：yyyy不满足要求，yyyy<1990
• 无效等价类（7）：yyyy不满足要求，yyyy>2049
• 无效等价类（8）：nn不满足要求，nn<01
• 无效等价类（9）：nn不满足要求，nn>12

设计测试用例

序号	yyyynn	覆盖等价类	预期输出结果
–	–	覆盖有效等价类	–
1	199307	（1）（5）	日期格式有效
–	–	覆盖无效等价类	–
2	19June	（2）	日期格式无效
3	19Jun	（3）	日期格式无效
4	19June2	（4）	日期格式无效
5	198805	（6）	日期格式无效
6	205005	（7）	日期格式无效
7	198800	（8）	日期格式无效
8	199513	（9）	日期格式无效