测试用例设计方法

一、等价类方法
等价类定义：把所有可能的输入数据,即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。划分等价类原则：

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

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，可确立一个有效等价类和一个无效等价类。

③在输入条件是一个布尔量的情况下，可确定一个有效等价类和一个无效等价类。

④在规定了输入数据的一组值（假定n个），并且程序要对每一个输入值分别处理的情况下，可确立n个有效等价类和一个无效等价类。

⑤在规定了输入数据必须遵守的规则的情况下，可确立一个有效等价类（符合规则）和若干个无效等价类（从不同角度违反规则）。

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，则应再将该等价类进一步的划分为更小的等价类。

等价类划分如何测试一个两位数加法计算器的程序，测试需求：测试两个参数的值相加后的结果是否正确。
•其中：1. 输入的数值在- 99 到99之间。
• 2. 大于99或小于- 99的输入应被拒绝，并显示错误信息。
•根据测试需求开始测试。分别给第1个参数和第2个参数输入表中的值然后得到测试结果。如图

举例：

等价类表

测试用力表：

小结:

思路和方法
1、分析需求，挖掘隐式条件，确认边界值，划分等价类
2、将划分出的等价类填入表格，进行编号
3、对有效等价类，用一条用例尽量多的覆盖
4、对于无效等价类，一对一的覆盖，最终得到测试用例

二、边界值分析

边界值分析也是一种黑盒测试方法，是一种和等价类相关的技术，它具有很强的发现程序错误的能力。如果软件的能力达到极限时能够运行，那么在正常情况下就不会有什么问题。长期的测试工作经验说明“错误隐藏在角落，问题聚焦在边界上”大量的错误是发生在输入或者输出的边界上，而不是发生在输入输出的范围内。因此，针对各种边界值情况设计测试用例，可以查出更多的错误。

定义：
边界值分析法就是对输入或输出的边界值进行测试的一种黑盒测试方法。通常边界值分析法是作为对等价类划分法的补充，这种情况下，其测试用例来自等价类的边界。
原则：
①如果输入条件规定了值得范围，则应取刚刚到达这个范围的边界值，以及刚刚超过这个范围的值作为输入数据。
②如果输入条件规定了值的个数，则用最大个数，最小个数，比最小个数少1，比最大个数多1的数作为测试数据。
③根据规格说明书说明的每个输出条件，使用1原则。
④根据规格说明书说明的每个输出条件，使用2原则。
⑤如果程序的规格说明书给出了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集合的最后一个元素作为测试用例。
⑥如果程序中使用了一个内部数据结构，则应该选择这个内部数据结构的值作为测试用例。

找点原则

同样以上个程序为案例，简单设计测试用例，如图：

边界值分析法小结

等价类边界值方法是进行黑盒测试最常用的方法，也是任何一个测试院所应该掌握的方法。但是当输入的组合比较复杂，等价类的划分比较困难的时候，这种方法就不能完全胜任了，况且等价类的取值也存在着过于随意的缺陷，因此，还要与其他的测试用例设计方法结合使用。

三、判定表法

判定表驱动法：是分析和表达多逻辑条件下执行不同操作的情况的工具。
判定表组成：
条件桩：列出了问题的所有条件
动作桩：列出了问题规定可能采取的操作
条件项：列出针对它所列条件的取值，在所有可能情况下的真假值
动作项：列出在条件项的各种取值情况下应该采取的动作
规则：任何一个条件组合的特定取值及其相应要执行的操作
注：判定表中贯穿条件项和动作项的一列就是一条规则。

判定表建立

第一步：确定规则的个数。假如有n个条件，每个条件有两个取值（0,1），故有2的n次方种规则

第二步：列出所有的条件桩和动作桩

第三步：填入条件项

第四步：填入动作项。制定初始判定表

第五步：简化。合并相似规则或者相同动作

使用判定表法条件

规格说明以判定表的形式给出，或很容易转换成判定表
条件的排列顺序不影响执行哪些操作
规则的排列顺序不影响执行哪些操作
当某一规则的条件已经满足，并确定要执行的操作后，不必检验别的规则
如果某一规则要执行多个操作，这些操作的执行顺序无关紧要

判定表法 – 举例

问题描述： “……对于功率大于50马力的机器并且维修记录不全，或已运行10年以上的机器，应给予优先的维修处理……” 条件桩： C1：功率大于50马力吗？ C2：维修记录不全吗？ C3：运行超过10年吗？动作桩： A1：进行优先处理 A2：作其他处理生成判定表：

简化判定表：
1，2合并，5，7合并，6，8合并

判定表法总结优点：充分考虑了输入条件间的组合，对组合情况覆盖充分。最终每个用例覆盖多种输入情况，有利于提高测试效率。设计过程中，对输入条件间的约束关系做了考虑，避免了无效用例，用例的有效性高。能同时得出每个测试项目的预期输出。缺点：当被测试特性输入较多时，判定表的规模将会非常庞大输入之间的约束条件不能有效区分输入是否确实需要进行组合测试，会造成不需要组合测试的输入做了组合，从而产生用例冗余。

四、因果图法

1.定义：是一种利用图解法分析输入的各种组合情况，从而设计测试用例的方法，它适合于检查程序输入条件的各种组合情况。
2.因果图法产生的背景：
等价类划分法和边界值分析方法都是着重考虑输入条件，但没有考虑输入条件的各种组合、输入条件之间的相互制约关系。这样虽然各种输入条件可能出错的情况已经测试到了，但多个输入条件组合起来可能出错的情况却被忽视了。
如果在测试时必须考虑输入条件的各种组合，则可能的组合数目将是天文数字，因此必须考虑采用一种适合于描述多种条件的组合、相应产生多个动作的形式来进行测试用例的设计，这就需要利用因果图（逻辑模型）

1、因果关系
4种符号分别表示规格说明中4种因果关系
说明：
因果图中使用了简单的逻辑符号，以直线联接左右结点。左结点表示输入状态（或称原因），右结点表示输出状态（或称结果）。
C1表示原因，通常置于图的左部；e1表结果，通常在图的右部。C1和e1均可取值0或1，0表示状态不出现，1表示某状态出现。

因果图法-因果约束

2、约束
输入状态相互之间还可能存在某些依赖关系，称为约束。例如, 某些输入条件本身不可能同时出现。输出状态之间也往往存在约束。在因果图中,用特定的符号标明这些约束。

1）输入约束

① E约束（异）：a和b中至多有一个可能为1，即a和b不能同时为1。

② I约束（或）：a、b和c中至少有一个必须是1，即 a、b 和c不能同时为0。

③ O约束（唯一）；a和b必须有一个，且仅有1个为1。

④R约束（要求）：a是1时，b必须是1，即不可能a是1时b是0。 2）输出约束输出条件的约束只有M约束（强制）：若结果a是1，则结果b强制为0

因果图法-步骤

因果图法-案例

案例1：有一个处理单价为5角钱的饮料的自动售货机软件测试用例的设计。其规格说明如下：若投入5角钱或1元钱的硬币，押下〖橙汁〗或〖啤酒〗的按钮，则相应的饮料就送出来。若售货机没有零钱找，则一个显示〖零钱找完〗的红灯亮，这时在投入1元硬币并押下按钮后，饮料不送出来而且1元硬币也退出来；若有零钱找，则显示〖零钱找完〗的红灯灭，在送出饮料的同时退还5角硬币。
1、分析这一段说明，列出原因和结果
原因：
1.售货机有零钱找
2.投入1元硬币
3.投入5角硬币
4.押下橙汁按钮
5.押下啤酒按钮
结果：
21.售货机〖零钱找完〗灯亮
22.退还1元硬币
23.退还5角硬币
24.送出橙汁饮料
25.送出啤酒饮料

2、画出因果图，如图所示。所有原因结点列在左边，所有结果结点列在右边。建立中间结点，表示处理的中间状态。中间结点： 11. 投入1元硬币且押下饮料按钮--该找5角 12. 押下〖橙汁〗或〖啤酒〗的按钮 13. 应当找5角零钱并且售货机有零钱找 -- 可找5角 14. 钱已付清

根据因果图建立判定表：

在判定表中，阴影部分表示因违反约束条件的不可能出现的情况，删去。第16列与第32列因什么动作也没做，也删去。最后可根据剩下的16列作为确定测试用例的依据。

五、正交试验法

正交测试用例设计又称组合实验法，利用因果图来设计测试用例时，作为输入条件的原因与输出结果之间的因果关系，有时很难从软件需求规格说明书中得到，往往因果关系非常庞大，以至于据此因果图而得到的测试用数目多的惊人，经软件测试带来学生的负担，为了有效地，合理地减少测试的工时与费用，可利用正交实验设计方法进行测试用例的设计。
正交实验设计方法是依据伽罗瓦（Galois, 1811 – 1832,法国数学家）理论，从大量的测试数据（测试用例）中挑选适量的，有代表性的点（测试用例），从而合理地安排测试的一种科学实验设计方法。

正交试验法步骤和选择

一、用正交表设计测试用例的步骤

(1) 有哪些因素（变量）

(2) 每个因素有哪几个水平（变量的取值）

(3) 选择一个合适的正交表

(4) 把变量的值映射到表中

(5) 把每一行的各因素水平的组合做为一个测试用例

(6) 加上你认为可疑且没有在表中出现的组合

二、如何选择正交表
1.考虑因素（变量）的个数
2.考虑因素水平（变量的取值）的个数
3.考虑正交表的行数
4.取行数最少的一个

正交试验法小结

利用正交实验设计方法设计测试用例，比使用等价类划分、边界值分析、因果图等方法有以下优点：节省测试工作工时；可控制生成的测试用例数量；测试用例具有一定的覆盖率。

六、状态迁移

•状态转移测试是一种基于产品规格分析的黑盒测试技术，对系统的每个状态及与状态相关的函数进行测试，通过不同的状态验证程序的逻辑流程。、
•对象：状态转换测试中，测试对象可以是一个具有不同系统状态的完整系统，也可以是一个在面向对象系统中具有不同状态的类
•适应场景：如淘宝订单处理、缺陷处理流程等。

测试强度：
•覆盖所有状态、调用所有的函数、覆盖所有的路径
•状态迁移方法步骤：

步骤一：根据需求提取全部状态；

步骤二：绘制状态迁移图；

步骤三：根据状态迁移图推导测试路径（状态迁移树）；

步骤四：选取测试数据，构造测试用例。

案例：需求：路人甲打电话预订飞机票，要去某地。步骤一：测试需求分析，提出全部状态：

a).客户向航空公司打电话预订机票。此时，机票信息处于“完成预订”状态；

b).顾客支付了机票款项后，机票信息变为“已支付”状态；

c).客户当天到达机场并使用身份证换领登机牌后，机票信息变为“已出票”状态；

d).检票登机后，机票信息变为“已使用”状态；

e).在登机前，可以取消自己的订票信息，若已支付机票费用，则可以退回票款。取消后，订票信息处于“已取消”状态；

由以上分析得出客户预订机票时订单的全部状态：完成预定、已支付、已出票、已使用、已取消；

步骤二：绘制状态关系图

步骤三：绘制状态迁移树，获取测试路径

步骤四：根据测试路进行用例设计（输入部分） (1).完成预定->已支付->已取消； (2).完成预定->已支付->已出票->已取消； (3).完成预定->已支付->已出票->已使用；
状态迁移
总结：
状态迁移法实际测试了被测系统各种状态的转换，这些状态转换的测试在实际工作中是容易遗漏的，只要能够将这些状态的转换测试到，是否采用状态迁移法并不重要，因为状态迁移法只是提供了一种将多个状态的转换串联起来进行测试的思路（思维模式）。
实际工作中，在业务流程中都涉及到了复杂的业务场景（即业务状态的迁移）。而这些业务场景在需求规格中往往不能够完全阐述清楚，容易出现遗漏。所以当被测系统的业务场景复杂时，在工程中应用这种针对状态迁移测试的思路完成对复杂业务场景的测试有时是很有必要的。

场景法

在实际测试中，经常有这种情况，像安装程序向导，它是由多个界面组成的，并且他们之间彼此有联系，而且他们之间是有流程顺序的，在面对这种测试时，我们就可以使用今天介绍的场景法了。照例还是先看一下基本概念，基本流就是按照正确的事件流来实现的流程。备选流就是出现故障或缺陷的过程。场景就是若干事件流首尾拼接构成一个测试场景。来看一个场景图：

1.方法简介
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。
基本流和备选流：如下图所示，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）。