項(xiàng)目一設(shè)計(jì)測試用例測試分段函數(shù)程序1.1問題情境1.2問題分析1.3任務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)施1.4知識總結(jié)1.5應(yīng)用實(shí)踐

有一個程序，用來計(jì)算某個分段函數(shù)y

=

f(x)的值，要求設(shè)計(jì)一組測試用例來測試該程序是否存在某些缺陷或是錯誤。具體函數(shù)功能如下：1.1問題情境

該函數(shù)是一個具有四個段的分段函數(shù)，假設(shè)為實(shí)數(shù)域的函數(shù)。根據(jù)以往對程序進(jìn)行驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)，分別在每個分段中取出一組或是兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行測試。如果正確，即可保證程序在該分段上是正確的。1.2問題分析

步驟1：分析問題，設(shè)計(jì)測試用例。

根據(jù)以上分析，在分段函數(shù)的每個分段區(qū)間設(shè)計(jì)一組測試用例即可，因?yàn)檫@些測試用例對測試該段函數(shù)的正確性有著等價的作用。針對上述分段函數(shù)設(shè)計(jì)如表1-1所示的測試用例。1.3任務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)施表1-1分段函數(shù)的測試用例在該測試用例中，包含兩部分內(nèi)容，第一部分是輸入，即程序要求輸入的值；第二部分是根據(jù)輸入將會得到的預(yù)期的輸出結(jié)果。

步驟2：根據(jù)步驟1設(shè)計(jì)出的測試用例測試程序。

在此處不提供該分段函數(shù)的程序，讀者可自己編寫一個程序，然后執(zhí)行步驟2。

將程序按照上面設(shè)計(jì)的每個輸入執(zhí)行一遍，如果執(zhí)行結(jié)果和預(yù)期結(jié)果一致，表明程序正確。如果不一致，證明程序存在缺陷或是錯誤。同時記錄測試數(shù)據(jù)及結(jié)果。步驟3：寫出測試報告。

測試報告模板見附錄C，讀者可自行完成。

小結(jié)：該分段函數(shù)程序測試用例的設(shè)計(jì)思想就是軟件測試中一種最基本也是最常用的方法——等價類劃分法。

1.4.1黑盒測試方法——等價類劃分法

1．黑盒測試方法的概念

黑盒測試的基本觀點(diǎn)是：任何程序都可以看做是從輸入定義域映射到輸出值域的函數(shù)過程，被測程序被認(rèn)為是一個打不開的黑盒子，黑盒中的內(nèi)容(實(shí)現(xiàn)過程)完全不知道，只明確要做到什么。作為軟件功能的測試手段，黑盒測試是重要的測試方法。黑盒測試中，根據(jù)規(guī)格說明，主要依靠的是被測程序輸入和輸出之間的關(guān)系或程序的功能設(shè)計(jì)測試用例，并不涉及程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性。1.4知識總結(jié)很明顯，如果內(nèi)部特性本身有問題或規(guī)格說明書的規(guī)定有誤，用黑盒測試方法是發(fā)現(xiàn)不了的。黑盒測試方法著重測試軟件的功能需求，是在程序接口上進(jìn)行的測試，主要是為了發(fā)現(xiàn)以下錯誤：

(1)是否有不正確的功能，是否有遺漏的功能。

(2)在接口上，是否能夠正確地接收輸入數(shù)據(jù)并產(chǎn)生正確的輸出結(jié)果。

(3)是否有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)錯誤或外部信息訪問錯誤。

(4)性能上是否能夠滿足要求。

(5)是否有程序初始化和終止方面的錯誤。黑盒測試有以下兩個顯著的特點(diǎn)：

(1)黑盒測試不考慮軟件的具體實(shí)現(xiàn)過程，當(dāng)軟件實(shí)現(xiàn)的過程發(fā)生變化時，測試用例仍然可以使用。

(2)黑盒測試用例的設(shè)計(jì)可以和軟件實(shí)現(xiàn)同時進(jìn)行，這樣能夠壓縮總的開發(fā)時間。

黑盒測試能夠找到大多數(shù)其他測試方法無法發(fā)現(xiàn)的錯誤，對于一些外購軟件、參數(shù)化軟件包以及某些自動生成的軟件，由于無法得到源程序，在一些情況下只能選擇黑盒測試。

黑盒測試有兩種基本方法，即通過測試和失敗測試。

在進(jìn)行通過測試時，實(shí)際上是確認(rèn)軟件能做什么，而不會去考驗(yàn)其能力如何。軟件測試人員只是運(yùn)用最簡單、最直觀的測試案例進(jìn)行測試。在設(shè)計(jì)和執(zhí)行測試案例時，總是先要進(jìn)行通過測試，驗(yàn)證軟件的基本功能是否都已實(shí)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搞垮軟件來找出缺陷。純粹為了破壞軟件而設(shè)計(jì)和執(zhí)行的測試案例，被稱為失敗測試或迫使出錯測試。

黑盒測試的具體技術(shù)方法主要包括等價類劃分法、邊界值分析法、因果圖法、決策表法等。這些方法都是比較實(shí)用的，在設(shè)計(jì)具體的測試方案時需要針對開發(fā)項(xiàng)目的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案。

2．等價類劃分法的概念

等價類劃分法是黑盒測試用例設(shè)計(jì)中一種常用的設(shè)計(jì)方法，它將不能窮舉的測試過程進(jìn)行合理分類，從而保證設(shè)計(jì)出來的測試用例具有完整性和代表性。

等價類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成若干部分(子集)，然后從每一個子集中選取少數(shù)具有代表性的數(shù)據(jù)作為測試用例。所謂等價類，是指輸入域的某個子集合，所有等價類的并集就是整個輸入域。在等價類中，各個輸入數(shù)據(jù)對于揭露程序中的錯誤都是等效的，它們具有等價特性。因此，測試某個等價類的代表值就等價于對這一類中其他值的測試。也就是說，如果某一類中的一個例子發(fā)現(xiàn)了錯誤，這一等價類中的其他例子也能發(fā)現(xiàn)同樣的錯誤；反之，如果某一類中的一個例子沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，則這一類中的其他例子也不會查出錯誤。

軟件不能只接收合理有效的數(shù)據(jù)，也要具有處理異常數(shù)據(jù)的功能，這樣的測試才能確保軟件具有更高的可靠性。因此，在劃分等價類的過程中，不但要考慮有效等價類的劃分，同時也要考慮無效等價類的劃分。

使用等價類劃分法設(shè)計(jì)測試用例，首先必須在分析需求規(guī)格說明的基礎(chǔ)上劃分等價類，然后列出等價類表。

例1

設(shè)計(jì)測試用例，實(shí)現(xiàn)一個對所有實(shí)數(shù)進(jìn)行開平方運(yùn)算(y

=

sqrt(x))的程序的測試。

由于開平方運(yùn)算只對非負(fù)實(shí)數(shù)有效，這時需要將所有的實(shí)數(shù)(輸入域x)進(jìn)行劃分，可以分成正實(shí)數(shù)、0和負(fù)實(shí)數(shù)。假設(shè)我們選定

+1.44代表正實(shí)數(shù)，-2.5代表負(fù)實(shí)數(shù)，則為該程序設(shè)計(jì)的測試用例的輸入為

+1.44、0和

-2.5。

3．等價類的劃分原則

等價類是輸入域的某個子集合，而所有等價類的并集就是整個輸入域。因此，等價類對于測試有兩個重要的意義：

完備性：整個輸入域提供一種形式的完備性。

無冗余性：若互不相交則可保證一種形式的無冗余性。

劃分等價類需要先從程序的規(guī)格說明書中找出各個輸入條件，再把每個輸入條件劃分成兩個或多個等價類，形成若干個互不相交的子集。

采用等價類劃分法設(shè)計(jì)測試用例通常分兩步進(jìn)行：

(1)確定等價類，列出等價類表。

(2)確定測試用例。劃分等價類可分為兩種情況：

(1)有效等價類是指對軟件規(guī)格說明而言，由有意義的、合理的輸入數(shù)據(jù)所組成的集合。利用有效等價類，能夠檢驗(yàn)程序是否實(shí)現(xiàn)了規(guī)格說明中預(yù)先規(guī)定的功能和性能。

(2)無效等價類是指對軟件規(guī)格說明而言，由無意義的、不合理的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合。利用無效等價類，可以鑒別程序異常處理的情況，檢查被測對象的功能和性能的實(shí)現(xiàn)是否有不符合規(guī)格說明要求的地方。進(jìn)行等價類劃分的依據(jù)有以下幾種：

(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數(shù)的情況下，可以確定一個有效等價類和兩個無效等價類。

例2

程序輸入條件為小于100大于10的整數(shù)x，則有效等價類為10＜x＜100，兩個無效等價類為x≤10和x≥100。

例3

程序輸入x取值于一個固定的枚舉類型{1,3,7,15}，且程序中對這4個數(shù)值分別進(jìn)行了處理，則有效等價類為x

=

1、x

=

3、x

=

7、x

=

15，無效等價類為x

≠

1，3，7，15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個輸入值)，并且程序要對每一個輸入值分別進(jìn)行處理的情況下，可確定n個有效等價類(每個值確定一個有效等價類)和一個無效等價類(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)定了輸入值的集合或規(guī)定了“必須如何”的條件下，可以確定一個有效等價類和一個無效等價類(該集合有效值之外)。

例4

程序輸入條件為取值為奇數(shù)的整數(shù)x，則有效等價類為x的值為奇數(shù)的整數(shù)，無效等價類為x的值不為奇數(shù)的整數(shù)。

例5

程序輸入條件為以字符“a”開頭、長度為8的字符串，并且字符串不包含“a”～“z”之外的其他字符，則有效等價類為滿足了上述所有條件的字符串，無效等價類為不以“a”開頭的字符串、長度不為8的字符串和包含了“a”～“z”之外的其他字符的字符串。

(4)細(xì)分等價類。在確定劃分的等價類中各元素在程序中的處理方式不同的情況下，則應(yīng)將該等價類進(jìn)一步劃分為更小的等價類，并建立等價類表。

(5)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，可確定一個有效等價類(符合規(guī)則)和若干個無效等價類(從不同角度違反規(guī)則)。

4．等價類劃分法的測試用例設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)測試用例時，應(yīng)同時考慮有效等價類和無效等價類測試用例的設(shè)計(jì)。根據(jù)已列出的等價類表可確定測試用例，具體過程如下：

(1)首先為等價類表中的每一個等價類分別規(guī)定一個唯一的編號。

(2)設(shè)計(jì)一個新的測試用例，使它能夠盡量覆蓋尚未覆蓋的有效等價類。重復(fù)這個步驟，直到所有的有效等價類均被測試用例所覆蓋。

(3)設(shè)計(jì)一個新的測試用例，使它僅覆蓋一個尚未覆蓋的無效等價類。重復(fù)這一步驟，直到所有的無效等價類均被測試用例所覆蓋。

5．常見等價類劃分測試形式

針對是否對無效數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，可以將等價類測試分為標(biāo)準(zhǔn)等價類測試和健壯等價類測試。

(1)標(biāo)準(zhǔn)等價類測試不考慮無效數(shù)據(jù)值，測試用例使用每個等價類中的一個值。

(2)健壯等價類測試主要的出發(fā)點(diǎn)是考慮無效等價類。對有效輸入，測試用例從每個有效等價類中取一個值；對無效輸入，一個測試用例有一個無效值，其他值均取有效值。健壯等價類測試存在兩個問題：需要花費(fèi)精力定義無效測試用例的期望輸出；對強(qiáng)類型的語言沒有必要考慮無效的輸入。1.4.2使用測試用例的原因

作為軟件質(zhì)量控制特定的概念和技能，測試用例的設(shè)計(jì)成為唯一被廣泛認(rèn)可的東西。在軟件項(xiàng)目測試過程中，最值得考慮的、最重要的當(dāng)屬測試用例的設(shè)計(jì)以及創(chuàng)建有效的測試用例。但是，仍然有不少的測試團(tuán)隊(duì)和測試人員認(rèn)為沒有必要編寫和設(shè)計(jì)測試用例，尤其是當(dāng)敏捷編程開始盛行后，很多人更是認(rèn)為編寫和設(shè)計(jì)測試用例是浪費(fèi)時間。為什么要編寫測試用例？測試用例至少有兩個用途或目的：

(1)如果顧客有要求的話，測試用例會是交付給顧客的產(chǎn)品中的一部分。測試用例在這里起到了提高軟件可信度的作用。

(2)測試用例只作為內(nèi)部使用，目的是提高測試效率。在代碼尚未完成時，我們基于設(shè)計(jì)編寫測試用例，一旦代碼準(zhǔn)備好了，我們就可以很快地測試產(chǎn)品。測試永遠(yuǎn)也無法保證發(fā)現(xiàn)所有的錯誤。測試用例的設(shè)計(jì)如此重要，正是因?yàn)橥暾臏y試是不可能的，任何項(xiàng)目的測試都是不完整的。因此，在有限的時間和資源下，很顯然我們需要通過設(shè)計(jì)測試用例，讓測試盡可能地完善。

按照等價類劃分法為保險公司人壽保險費(fèi)計(jì)算程序設(shè)計(jì)等價類，假設(shè)保費(fèi)為1萬元。設(shè)計(jì)測試用例。

某保險公司人壽保險的保費(fèi)計(jì)算方式為：保費(fèi)

=

投保額

×

保險費(fèi)率。其中，保險費(fèi)率根據(jù)點(diǎn)數(shù)的不同而有所不同。例如10點(diǎn)以上的保險費(fèi)率為0.6%，10點(diǎn)及以下的保險費(fèi)率為0.1%；而點(diǎn)數(shù)又是由投保人的年齡、性別、婚姻狀