5.3測(cè)試用例的設(shè)計(jì)5.3.1白盒技術(shù)1.邏輯覆蓋

追求程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)覆蓋程度，當(dāng)程序中有循環(huán)時(shí)，覆蓋每條路徑是不可能的，要設(shè)計(jì)使覆蓋程度較高的或覆蓋最有代表性的路徑的測(cè)試用例。下面根據(jù)圖5.1所示的程序，分別討論幾種常用的覆蓋技術(shù)。1)語(yǔ)句覆蓋

為了提高發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性，在測(cè)試時(shí)應(yīng)該執(zhí)行到程序中的每一個(gè)語(yǔ)句。語(yǔ)句覆蓋是指設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，使被測(cè)程序中每個(gè)語(yǔ)句至少執(zhí)行一次。如圖5.1是一個(gè)被測(cè)程序的程序流程圖。圖5.1一個(gè)被測(cè)試程序的流程圖5.3.1白盒技術(shù)

如果能測(cè)試路徑124，就保證每個(gè)語(yǔ)句至少執(zhí)行一次，選擇測(cè)試數(shù)據(jù)為a?=?2、b?=?0、x?=?3，輸入此組數(shù)據(jù)，就能達(dá)到語(yǔ)句覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。

從程序中每個(gè)語(yǔ)句都能執(zhí)行這點(diǎn)看，語(yǔ)句覆蓋似乎全面地檢驗(yàn)了每個(gè)語(yǔ)句。但它只測(cè)試了邏輯表達(dá)式為“真”的情況，如果將第一個(gè)邏輯表達(dá)式中的“AND”錯(cuò)寫成“OR”、第二個(gè)邏輯表達(dá)式中將“x?>?1”錯(cuò)寫成“x?<?1”，仍用上述數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，不能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，語(yǔ)句覆蓋是比較弱的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。5.3.1白盒技術(shù)2)判定覆蓋

判定覆蓋指設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，使得被測(cè)程序中每個(gè)判定表達(dá)式至少獲得一次“真”值和“假”值，從而使程序的每一個(gè)分支至少都通過(guò)一次，因此判定覆蓋也稱分支覆蓋。

設(shè)計(jì)測(cè)試用例，只要通過(guò)路徑124、135或者125、134，就達(dá)到判定覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。選擇兩組數(shù)據(jù)：a?=?3，b?=?0，x?=?1(通過(guò)路徑125)a?=?2，b?=?1，x?=?2(通過(guò)路徑134)

對(duì)于多分支(嵌套IF,CASE)的判定，判定覆蓋要使得每一個(gè)判定表達(dá)式獲得每一種可能的值來(lái)測(cè)試。3)條件覆蓋

條件覆蓋指設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，使得判定表達(dá)式中每個(gè)條件的各種可能的值至少出現(xiàn)一次，那么，上述程序中有4個(gè)條件：a?>?1，b=0，a=2，x?>?1

要選擇足夠的數(shù)據(jù)，使得圖5.1中的第一個(gè)判定表達(dá)式出現(xiàn)結(jié)果：a?>?1，b=0a?≤?1，b?≠?0并使第二個(gè)判定表達(dá)式出現(xiàn)結(jié)果：a=2，x?>?1a?≠?2，x?≤?1才能達(dá)到條件覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)。5.3.1白盒技術(shù)5.3.1白盒技術(shù)為滿足上述要求，選擇以下兩組測(cè)試數(shù)據(jù)：a?=?2，b?=?0，x?=?3(滿足a?>?1，b?=?0，a=2，x?>?1，通過(guò)路徑124)a?=?1，b?=?1，x?=?1(滿足a?≤?1，b?≠?0，a?≠?2，x?≤?1，通過(guò)路徑135)

以上兩組測(cè)試用例不但覆蓋了判定表達(dá)式中所有條件的可能取值，而且覆蓋了所有判斷的取“真”分支和取“假”分支。在這種情況下，條件覆蓋強(qiáng)于判定覆蓋。但也有例外情況，設(shè)選擇另外兩組測(cè)試數(shù)據(jù)：a?=?1，b?=?0，x?=?3(滿足a?≤?1，b?=?0，a?≠?2，x?>?1)a?=?2，b?=?1，x?=?1(滿足a?>?1，b?≠?0，a?=?2，x?≤?1)5.3.1白盒技術(shù)

4)判定/條件覆蓋

該覆蓋標(biāo)準(zhǔn)指設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，使得判定表達(dá)式中的每個(gè)條件的所有可能取值至少出現(xiàn)一次，并使每個(gè)判定表達(dá)式所有可能的結(jié)果也至少出現(xiàn)一次。對(duì)于上述程序，選擇以下兩組測(cè)試用例滿足判定/條件覆蓋:

a

=

2，b

=0，x

=

3a

=

1，b

=

1，x

=

1這也是滿足條件覆蓋選取的數(shù)據(jù)。5.3.1白盒技術(shù)

從表面上看，判定/條件覆蓋測(cè)試了所有條件的取值，但實(shí)際上條件組合中的某些條件會(huì)抑制其他條件。例如在含有“與”運(yùn)算的判定表達(dá)式中，第一個(gè)條件為“假”，則這個(gè)表達(dá)式中的后面幾個(gè)條件均不起作用；在含有“或”運(yùn)算的表達(dá)式中，第一個(gè)條件為“真”，后邊其他條件也不起作用，因此，后邊其他條件若寫錯(cuò)就測(cè)不出來(lái)。5.3.1白盒技術(shù)5)條件組合覆蓋

條件組合覆蓋是比較強(qiáng)的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，它是指設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，使得每個(gè)判定表達(dá)式中條件的各種可能的值的組合都至少出現(xiàn)一次。上述程序中，兩個(gè)判定表達(dá)式共有4個(gè)條件，因此有8種組合：①a?>?1，b?=?0②a?>?1，b?≠?0③a?≤?1，b?=?0

④a?≤?1，b?≠?0⑤a?=?2，x?>?1⑥a?=?2，x?≤?1⑦a?≠?2，x?>?1

⑧a?≠?2，x?≤?15.3.1白盒技術(shù)下面4組測(cè)試用例就可以滿足條件組合覆蓋標(biāo)準(zhǔn):a?=?2，b?=?0，x?=?2覆蓋條件組合①和⑤，通過(guò)路徑124a?=?2，b?=?1，x?=?1覆蓋條件組合②和⑥，通過(guò)路徑134a?=?1，b?=?0，x?=?2覆蓋條件組合③和⑦，通過(guò)路徑134a?=?1，b?=?1，x?=?1覆蓋條件組合④和⑧，通過(guò)路徑135

顯然，滿足條件組合覆蓋的測(cè)試一定滿足“判定覆蓋”、“條件覆蓋”和“判定/條件覆蓋”，因?yàn)槊總€(gè)判定表達(dá)式、每個(gè)條件都不止一次地取到過(guò)“真”、“假”值。但也看到，該例沒(méi)有覆蓋程序可能執(zhí)行的全部路徑，125這條路徑被漏掉了，如果這條路徑有錯(cuò)，就不能測(cè)出。5.3.1白盒技術(shù)6)路徑覆蓋

路徑覆蓋是指設(shè)計(jì)足夠的測(cè)試用例，覆蓋被測(cè)程序中所有可能的路徑。對(duì)于上例，選擇以下測(cè)試用例，覆蓋程序中的4條路徑：a?=?2，b?=?0，x?=?2覆蓋路徑124，覆蓋條件組合①和⑤a?=?2，b?=?1，x?=?1覆蓋路徑134，覆蓋條件組合②和⑥a?=?1，b?=?1，x?=?1覆蓋路徑135，覆蓋條件組合④和⑧a?=?3，b?=?0，x?=?1覆蓋路徑125，覆蓋條件組合①和⑧可看出滿足路徑覆蓋測(cè)試卻未滿足條件組合覆蓋?，F(xiàn)將這6種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)作比較，見表5-1。5.3.1白盒技術(shù)

語(yǔ)句覆蓋發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤能力最弱。判定覆蓋包含了語(yǔ)句覆蓋，但它可能會(huì)使一些條件得不到測(cè)試。

條件覆蓋對(duì)每一條件進(jìn)行單獨(dú)檢查，一般情況下它的檢錯(cuò)能力較判定覆蓋強(qiáng)，但有時(shí)達(dá)不到判定覆蓋的要求。

判定/條件覆蓋包含了判定覆蓋和條件覆蓋的要求，但由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)方式的限制，實(shí)際上不一定達(dá)到條件覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)。

條件組合覆蓋發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤能力較強(qiáng)，凡滿足其標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試用例，也必然滿足前4種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)。5.3.1白盒技術(shù)2.循環(huán)覆蓋

1)單循環(huán)設(shè)n為可允許執(zhí)行循環(huán)的最大次數(shù)。設(shè)計(jì)以下情況的測(cè)試用例：(1)跳過(guò)循環(huán)。(2)只執(zhí)行循環(huán)一次。(3)執(zhí)行循環(huán)m次，其中m?<?n。(4)執(zhí)行循環(huán)n-1次，n次，n+1次。5.3.1白盒技術(shù)2)嵌套循環(huán)嵌套循環(huán)步驟為：(1)置外循環(huán)處于最小循環(huán)計(jì)數(shù)值，對(duì)內(nèi)層進(jìn)行單循環(huán)測(cè)試。(2)由里向外，進(jìn)行下一層的循環(huán)測(cè)試。3.基本路徑測(cè)試

圖5.1的例子很簡(jiǎn)單，只有4條路徑。但在實(shí)際問(wèn)題中，一個(gè)不太復(fù)雜的程序其路徑卻是一個(gè)龐大的數(shù)字。為了解決這一難題，只得把覆蓋的路徑數(shù)壓縮到一定的限度內(nèi)，例如，循環(huán)體只執(zhí)行一次?；韭窂綔y(cè)試是在程序流程圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析由控制構(gòu)造的環(huán)路復(fù)雜性，導(dǎo)出基本路徑集合，從而設(shè)計(jì)測(cè)試用例，保證這些路徑至少通過(guò)一次。5.3.1白盒技術(shù)基本路徑測(cè)試的步驟如下：(1)以詳細(xì)設(shè)計(jì)或源程序?yàn)榛A(chǔ)，導(dǎo)出程序流程圖的拓樸結(jié)構(gòu)——程序圖。程序圖是退化了的程序流程圖，它是反映控制流程的有向圖，其中小圓圈稱為結(jié)點(diǎn)，代表了流程圖中每個(gè)處理符號(hào)(矩形、菱形框)，有箭頭的連線表示控制流向，稱為程序圖中的邊或路徑。

圖5.2(a)是一個(gè)程序流程圖，可以將它轉(zhuǎn)換成圖5.2(b)的程序圖(假設(shè)菱形框表示的判斷內(nèi)設(shè)有復(fù)合的條件)。

在轉(zhuǎn)換時(shí)注意：一條邊必須終止于一個(gè)結(jié)點(diǎn)，在選擇結(jié)構(gòu)中的分支匯聚處即使無(wú)語(yǔ)句也應(yīng)有匯聚結(jié)點(diǎn)；若判斷中的邏輯表達(dá)式是復(fù)合條件，應(yīng)分解為一系列只有單個(gè)條件的嵌套判斷，如對(duì)于圖5.3(a)的復(fù)合條件的判定應(yīng)畫成圖5.3(b)所示的程序圖。5.3.1白盒技術(shù)(2)計(jì)算程序圖G的環(huán)路復(fù)雜性V(G)。McCabe定義程序圖的環(huán)路復(fù)雜性為此平面圖中區(qū)域的個(gè)數(shù)。區(qū)域個(gè)數(shù)為邊和結(jié)點(diǎn)圈定的封閉區(qū)域數(shù)加上圖形外的區(qū)域數(shù)1。例如圖5.2(b)的V(G)?=?4，也可按另一種方法計(jì)算，即V(G)?=?判定結(jié)點(diǎn)數(shù)?+?1。(3)確定只包含獨(dú)立路徑的基本路徑集。環(huán)路復(fù)雜性可導(dǎo)出程序基本路徑集合中的獨(dú)立路徑條數(shù)，這是確保程序中每個(gè)執(zhí)行語(yǔ)句至少執(zhí)行一次所必需的測(cè)試用例數(shù)目的上界。獨(dú)立路徑是指包括一組以前沒(méi)有處理的語(yǔ)句或條件的一條路徑。從程序圖來(lái)看，一條獨(dú)立路徑是至少包含有一條在其他獨(dú)立路徑中未有過(guò)的邊的路徑.5.3.1白盒技術(shù)例如，在圖5.2(b)所示的圖中，一組獨(dú)立的路徑是：path1：1—11path2：1—2—3—4—5—10—1—11path3：1—2—3—6—8—9—10—1—11path4：1—2—3—6—7—9—10—1—11從例中可知，一條新的路徑必須包含有一條新邊。這4條路徑組成了如圖5.2(b)所示的程序圖的一個(gè)基本路徑集，4是構(gòu)成這個(gè)基本路徑集的獨(dú)立路徑數(shù)的上界，這也是設(shè)計(jì)測(cè)試用例的數(shù)目。只要測(cè)試用例確保這些基本路徑的執(zhí)行，就可以使程序中每個(gè)可執(zhí)行語(yǔ)句至少執(zhí)行一次，每個(gè)條件的取“真”和取“假”分支也能得到測(cè)試。基本路徑集不是唯一的，對(duì)于給定的程序圖，可以得到不同的基本路徑集。(4)設(shè)計(jì)測(cè)試用例，確?；韭窂郊现忻織l路徑的執(zhí)行。5.3.2黑盒技術(shù)1.等價(jià)類劃分

為了保證軟件質(zhì)量，需要做盡量多的測(cè)試，但不可能用所有可能的輸入數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)試程序，而只能從輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)子集進(jìn)行測(cè)試。如何選擇適當(dāng)?shù)淖蛹?，使其發(fā)現(xiàn)更多的錯(cuò)誤呢？等價(jià)類劃分是解決這一問(wèn)題的辦法。它將輸入數(shù)據(jù)域按有效的或無(wú)效的(也稱合理的或不合理的)劃分成若干個(gè)等價(jià)類，測(cè)試每個(gè)等價(jià)類的代表值就等于對(duì)該類其他值的測(cè)試。5.3.2黑盒技術(shù)1)劃分等價(jià)類從程序的功能說(shuō)明(如需求說(shuō)明書)找出每個(gè)輸入條件(通常是一句話或一個(gè)短語(yǔ))，然后將每一個(gè)輸入條件劃分為兩個(gè)或多個(gè)等價(jià)類，等價(jià)類表如表5-2所示。5.3.2黑盒技術(shù)

表5-2中合理等價(jià)類是指各種正確的輸入數(shù)據(jù)，不合理的等價(jià)類是其他錯(cuò)誤的輸入數(shù)據(jù)。劃分等價(jià)類是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，以下提供了幾條經(jīng)驗(yàn)供參考：(1)如果某個(gè)輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個(gè)數(shù)，則可確定一個(gè)合理的等價(jià)類(輸入值或數(shù)在此范圍內(nèi))和兩個(gè)不合理等價(jià)類(輸入值或個(gè)數(shù)小于這個(gè)范圍的最小值或大于這個(gè)范圍的最大值)。

例如輸入值是學(xué)生的成績(jī)，范圍為0～100，確定一個(gè)合理的等價(jià)類為“0≤成績(jī)≤100”，兩個(gè)不合理的等價(jià)類為“成績(jī)＜0”和“成績(jī)＞100”。5.3.2黑盒技術(shù)(2)如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值，而且程序?qū)Σ煌妮斎胫底霾煌奶幚?，則每個(gè)允許的輸入值是一個(gè)合理等價(jià)類，此外還有一個(gè)不合理等價(jià)類(任何一個(gè)不允許的輸入值)。例如，輸入條件上說(shuō)明教師的職稱可為助教、講師、副教授及教授4種職稱之一，則分別取這四個(gè)值作為4個(gè)合理等價(jià)類，另外把4個(gè)職稱之外的任何職稱作為不合理等價(jià)類。(3)如果規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵循的規(guī)則，可確定一個(gè)合理等價(jià)類(符合規(guī)則)和若干個(gè)不合理等價(jià)類(從各種不同角度違反規(guī)則)。(4)如果已劃分的等價(jià)類中各元素在程序中的處理方式不同，則應(yīng)將此等價(jià)類進(jìn)一步劃分為更小的等價(jià)類。5.3.2黑盒技術(shù)2)確定測(cè)試用例根據(jù)已劃分的等價(jià)類，按以下步驟設(shè)計(jì)測(cè)試用例：(1)為每一個(gè)等價(jià)類編號(hào)。(2)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋過(guò)的合理等價(jià)類。重復(fù)這一步，直到所有合理等價(jià)類被測(cè)試用例覆蓋。(3)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試用例，使其只覆蓋一個(gè)不合理等價(jià)類。重復(fù)這一步，直到所有不合理等價(jià)類被覆蓋。之所以這樣做，是因?yàn)槟承┏绦蛑袑?duì)某一輸入錯(cuò)誤的檢查往往會(huì)屏蔽對(duì)其他輸入錯(cuò)誤的檢查。因此必須針對(duì)每一個(gè)不合理等價(jià)類，分別設(shè)計(jì)測(cè)試用例。5.3.2黑盒技術(shù)

例如：某一報(bào)表處理系統(tǒng)，要求用戶輸入處理報(bào)表的日期。假設(shè)日期限制在1990年1月至1999年12月，即系統(tǒng)只能對(duì)該段時(shí)期內(nèi)的報(bào)表進(jìn)行處理。如果用戶輸入的日期不在此范圍內(nèi)，則顯示輸入錯(cuò)誤信息。該系統(tǒng)規(guī)定日期由年、月的6位數(shù)字字符組成，前4位代表年，后兩位代表月?，F(xiàn)用等價(jià)類劃分法設(shè)計(jì)測(cè)試用例，來(lái)測(cè)試程序的“日期檢查功能”。

①劃分等價(jià)類并編號(hào)：劃分成3個(gè)有效等價(jià)類，7個(gè)無(wú)效等價(jià)類，如表5-3所示。5.3.2黑盒技術(shù)②為合理等價(jià)類設(shè)計(jì)測(cè)試用例，對(duì)于表中編號(hào)為1、5、8對(duì)應(yīng)的3個(gè)合理等價(jià)類，用一個(gè)測(cè)試用例覆蓋。

測(cè)試數(shù)據(jù)

期望結(jié)果

覆蓋范圍199905?輸入有效1,5,8③為每一個(gè)不合理等價(jià)類至少設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試用例:

測(cè)試數(shù)據(jù)

期望結(jié)果

覆蓋范圍99MAY 輸入無(wú)效 219995 輸入無(wú)效 31999005 輸入無(wú)效 4198912 輸入無(wú)效 6200001 輸入無(wú)效 7199900 輸入無(wú)效 9199913 輸入無(wú)效 105.3.2黑盒技術(shù)2.邊界值分析

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，程序往往在處理邊界情況時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。邊界情況指輸入等價(jià)類和輸出等價(jià)類邊界上的情況。因此檢查邊界情況的測(cè)試用例是比較高效的，可以查出更多的錯(cuò)誤。

例如，在做三角形設(shè)計(jì)時(shí)，要輸入三角形的3個(gè)邊長(zhǎng)A、B和C。這3個(gè)數(shù)值應(yīng)當(dāng)滿足A?>?0、B?>?0、C?>?0、A+B?>?C、A+C?>?B、B+C?>?A，才能構(gòu)成三角形。但如果把6個(gè)不等式中的任何一個(gè)“>”錯(cuò)寫成“≥”，那個(gè)不能構(gòu)成三角形的問(wèn)題恰好出現(xiàn)在容易被疏忽的邊界附近。在選擇測(cè)試用例時(shí)，選擇邊界附近的值就能發(fā)現(xiàn)被疏忽的問(wèn)題。5.3.2黑盒技術(shù)

使用邊界值分析方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例時(shí)，一般與等價(jià)類劃分結(jié)合起來(lái)。

(1)如果輸入條件規(guī)定了值的范圍，可以選擇正好等于邊界值的數(shù)據(jù)作為合理的測(cè)試用例，同時(shí)還要選擇剛好越過(guò)邊界值的數(shù)據(jù)作為不合理的測(cè)試用例。如輸入值的范圍是［1，100］，可取0、1、100、101等值作為測(cè)試數(shù)據(jù)。(2)如果輸入條件指出了輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，則按最大個(gè)數(shù)、最小個(gè)數(shù)、比最小個(gè)數(shù)少1及比最大個(gè)數(shù)多1等情況分別設(shè)計(jì)測(cè)試用例。如一個(gè)輸入文件可包括1～255個(gè)記錄，則分別設(shè)計(jì)有1個(gè)記錄、255個(gè)記錄，以及0個(gè)記錄和256個(gè)記錄的輸入文件的測(cè)試用例。5.3.2黑盒技術(shù)(3)對(duì)每個(gè)輸出條件分別按照以上兩個(gè)原則確定輸出值的邊界情況。如一個(gè)學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)規(guī)定，只能查詢95～98級(jí)大學(xué)生的各科成績(jī)，可以設(shè)計(jì)測(cè)試用例，使得查詢范圍內(nèi)的某一屆或四屆學(xué)生的學(xué)生成績(jī)，還需設(shè)計(jì)查詢94級(jí)、99級(jí)學(xué)生成績(jī)的測(cè)試用例(不合理輸出等價(jià)類)。(4)如果程序的需求說(shuō)明給出的輸入或輸出域是個(gè)有序集合(如順序文件、線性表和鏈表等)，則應(yīng)選取集合的第一個(gè)元素和最后一個(gè)元素作為測(cè)試用例。

對(duì)上述報(bào)表處理系統(tǒng)中的報(bào)表日期輸入條件，以下用邊界值分析設(shè)計(jì)測(cè)試用例。5.3.2黑盒技術(shù)程序中判斷輸入日期(年月)是否有效，假設(shè)使用如下語(yǔ)句：IF(ReportDate<=MaxDate)AND(ReportDate>=MinDate)THEN產(chǎn)生指定日期報(bào)表

ELSE顯示錯(cuò)誤信息ENDIF