ch4-因果图法

因果图法、判定表等方法王勇（副教授）计算机与信息学院1因果图法1.1因果图法的简介1.2因果图1.3因果图法测试举例1.1因果图法的简介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）。因果图法的简介（续）因果图法是基于这样的一种思想：一些程序的功能可以用判定表（或称决策表）的形式来表示，并根据输入条件的组合情况规定相应的操作。因果图法的定义：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。采用因果图法设计测试用例的步骤：（1）根据程序规格说明书描述，分析并确定因（输入条件）和果（输出结果或程序状态的改变），画出因果图。（2）将得到的因果图转换为判定表。（3）为判定表中每一列所表示的情况设计一个测试用例。因果图法的简介（续）使用因果图法的优点：（1）考虑到了输入情况的各种组合以及各个输入情况之间的相互制约关系。（2）能够帮助测试人员按照一定的步骤，高效率的开发测试用例。（3）因果图法是将自然语言规格说明转化成形式语言规格说明的一种严格的方法，可以指出规格说明存在的不完整性和二义性。1.2因果图因果图中用来表示4种因果关系的基本符号：c1e1恒等c1e1非～c1e1或c2c3∨c1e1与c2∧因果图（续）因果图中的4种基本关系在因果图的基本符号中，图中的左结点ci表示输入状态（或称原因），右结点ei表示输出状态（或称结果）。ci与ei取值0或1，0表示某状态不出现，1则表示某状态出现。恒等：若c1是1，则e1也为1，否则e1为0。非：若c1是1，则e1为0，否则e1为1。或：若c1或c2或c3是1，则e1为1，否则e1为0。与：若c1和c2都是1，则e1为1，否则e1为0。因果图（续）因果图中的约束在实际问题中输入状态相互之间、输出状态相互之间可能存在某些依赖关系，称为“约束”。对于输入条件的约束有E、I、O、R四种约束，对于输出条件的约束只有M约束。E约束(异)：a和b中最多有一个可能为1，即a和b不能同时为1。I约束(或)：a、b、c中至少有一个必须为1，即a、b、c不能同时为0。O约束(唯一)：a和b必须有一个且仅有一个为1。R约束(要求)：a是1时，b必须是1，即a为1时，b不能为0。M约束(强制)：若结果a为1，则结果b强制为0。因果图（续）ab异Eab或Icab唯一ORab要求Mab强制因果图中用来表示约束关系的约束符号：因果图（续）因果图法最终生成的是决策表。利用因果图生成测试用例的基本步骤如下：（1）分析软件规格说明中哪些是原因（即输入条件或输入条件的等价类），哪些是结果（即输出条件），并给每个原因和结果赋予一个标识符。（2）分析软件规格说明中的语义，找出原因与结果之间、原因与原因之间对应的关系，根据这些关系画出因果图。（3）由于语法或环境的限制，有些原因与原因之间、原因与结果之间的组合情况不可能出现。为表明这些特殊情况，在因果图上用一些记号表明约束或限制条件。（4）把因果图转换为决策表。（5）根据决策表中的每一列设计测试用例。1.3因果图法测试举例实例用因果图法测试以下程序。程序的规格说明要求：输入的第一个字符必须是#或*，第二个字符必须是一个数字，此情况下进行文件的修改；如果第一个字符不是#或*，则给出信息N，如果第二个字符不是数字，则给出信息M。解题步骤：（1）分析程序的规格说明，列出原因和结果。（2）找出原因与结果之间的因果关系、原因与原因之间的约束关系，画出因果图。（3）将因果图转换成决策表。（4）根据（3）中的决策表，设计测试用例的输入数据和预期输出。因果图法测试举例（续）（1）分析程序规格说明中的原因和结果：（2）画出因果图（编号为10的中间结点是导出结果的进一步原因）：原因结果c1：第一个字符是#e1：给出信息Nc2：第一个字符是*e2：修改文件c3：第二个字符是一个数字e3：给出信息Mc1c2c3e110e2e3～∨E～∧因果图法测试举例（续）（3）将因果图转换成如下所示的决策表：12345678条件：C1C2C310111110101110010111010100100000动作：e1e2e3不可能√√√√√√√√√测试用例#3#A*6*BA1GT规则选项因果图法测试举例（续）（4）根据决策表中的每一列设计测试用例：测试用例编号输入数据预期输出1#3修改文件2#A给出信息M3*6修改文件4*B给出信息M5A1给出信息N6GT给出信息N和信息M习题1、使用因果图法为三角形问题设计测试用例。2、某软件的一个模块的需求规格说明书中描述：（1）年薪制员工：严重过失，扣年终风险金的4%；过失，扣年终风险金的2%。（2）非年薪制员工：严重过失，扣当月薪资的8%；过失，扣当月薪资的4%。请绘制出因果图和判定表，并给出相应的测试用例。2决策表法2.1决策表2.2决策表应用2.3决策表测试应用案例2.1决策表在所有的黑盒测试方法中，基于决策表（也称判定表）的测试是最为严格、最具有逻辑性的测试方法。决策表的概念：决策表是分析和表达多逻辑条件下执行不同操作的情况的工具。决策表的优点：能够将复杂的问题按照各种可能的情况全部列举出来，简明并避免遗漏。因此，利用决策表能够设计出完整的测试用例集合。在一些数据处理问题当中，某些操作的实施依赖于多个逻辑条件的组合，即：针对不同逻辑条件的组合值，分别执行不同的操作。决策表很适合于处理这类问题。决策表实例决策表的组成决策表通常由以下4部分组成：条件桩—列出问题的所有条件条件项—针对条件桩给出的条件列出所有可能的取值动作桩—列出问题规定的可能采取的操作动作项—指出在条件项的各组取值情况下应采取的动作条件桩动作桩条件项动作项规则将任何一个条件组合的特定取值及相应要执行的动作称为一条规则。在决策表中贯穿条件项和动作项的一列就是一条规则。决策表的生成构造决策表的5个步骤：（1）确定规则的个数。有n个条件的决策表有2n个规则（每个条件取真、假值）。（2）列出所有的条件桩和动作桩。（3）填入条件项。（4）填入动作项，得到初始决策表。（5）简化决策表，合并相似规则。若表中有两条以上规则具有相同的动作，并且在条件项之间存在极为相似的关系，便可以合并。合并后的条件项用符号“-”表示，说明执行的动作与该条件的取值无关，称为无关条件。三角形问题的决策表3.7.2决策表应用NextDate函数的决策表测试用例设计问题分析：NextDate函数的三个变量之间在输入定义域中存在一定的逻辑依赖关系，由于等价类划分和边界值分析测试都假设了变量是独立的，如果采用上述两种方法设计测试用例，那么这些依赖关系在机械的选取输入值时可能会丢失。而采用决策表法则可以通过使用“不可能动作”的概念表示条件的不可能组合，来强调这种依赖关系。说明：当决策表规模（指规则的数目，n个条件的决策表有2n个规则）较大时，可以通过扩展条目决策表（条件使用等价类）、代数简化表、将大表“分解”为小表等方法。实例分析决策表应用（续）决策表测试法适用于具有以下特征的应用程序：if-then-else逻辑突出；输入变量之间存在逻辑关系；涉及输入变量子集的计算；输入与输出之间存在因果关系。适用于使用决策表设计测试用例的条件：规格说明以决策表形式给出，或较容易转换为决策表。条件的排列顺序不会也不应影响执行的操作。规则的排列顺序不会也不应影响执行的操作。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。如果某一规则的条件要执行多个操作，这些操作的执行顺序无关紧要。2.3决策表测试应用案例用决策表测试法测试以下程序：该程序有三个输入变量month、day、year（month、day和year均为整数值，并且满足：1≤month≤12和1≤day≤31），分别作为输入日期的月份、日、年份，通过程序可以输出该输入日期在日历上隔一天的日期。例如，输入为2004年11月29日，则该程序的输出为2000年12月1日。（1）分析各种输入情况，列出为输入变量month、day、year划分的有效等价类。（2）分析程序规格说明，结合以上等价类划分的情况给出问题规定的可能采取的操作（即列出所有的动作桩）。（3）根据（1）和（2），画出简化后的决策表。案例分析month变量的有效等价类：M1:{month=4,6,9,11}M2:{month=1,3,5,7,8,10}M3:{month=12}M4:{month=2}day变量的有效等价类：D1:{1≤day≤26}D2:{day=27}D3:{day=28}D4:{day=29}D5:{day=30}D6:{day=31}year变量的有效等价类：Y1:{year是闰年}Y2:{year不是闰年}考虑各种有效的输入情况，程序中可能采取的操作有以下六种：a1:day+2a2:day=2a3:day=1a4:month+1a5:month=1a6:year+13错误推测法错误推测法的概念：基于经验和直觉推测程序中所有可能存在的各种错误，从而有针对性的设计测试用例的方法。错误推测方法的基本思想：列举出程序中所有可能有的错误和容易发生错误的特殊情况，根据它们选择测试用例。例如：在单元测试时曾列出的许多在模块中常见的错误、以前产品测试中曾经发现的错误等，这些就是经验的总结。还有，输入数据和输出数据为0的情况、输入表格为空格或输入表格只有一行等。这些都是容易发生错误的情况，可选择这些情况下的例子作为测试用例。4测试方法的选择通常，在确定测试方法时，应遵循以下原则：根据程序的重要性和一旦发生故障将造成的损失来确定测试等级和测试重点。认真选择测试策略，以便能尽可能少的使用测试用例，发现尽可能多的程序错误。因为一次完整的软件测试过后，如果程序中遗留的错误过多并且严重，则表明该次测试是不足的，而测试不足则意味着让用户承担隐藏错误带来的危险，但测试过度又会带来资源的浪费。因此测试需要找到一个平衡点。测试方法的选择（续）通常在确定测试策略时，有以下5条参考原则：（1）在任何情况下都必须采用边界值分析法。这种方法设计出的测试用例发现程序错误的能力最强。（2）必要时采用等价类划分法补充测试用例。（3）采用错误推断法再追加测试用例。（4）对照程序逻辑，检查已设计出的测试用例的逻辑覆盖程度。如果没有达到要求的覆盖标准，则应当再补充更多的测试用例。（5）如果程序的功能说明中含有输入条件的组合情况，则应一开始就选用因果图法。习题1、某城市电话号码由三部分组成，分别是：地区码——空白或三位数字；前缀——非‘0’或‘1’开头的三位数字；后缀——4位数字。假定被测程序能接受一切符合上述规定的电话号码，拒绝所有不符合规定的电话号码。要求：（1）请选择适当的黑盒测试方法，写出选择该方法的原因，并使用该方法的步骤，给出测试用例表。（2）如果所生成的测试用例不够全面，请考虑用别的测试方法生成一些补充的测试用例。多于3位数字少于3位数字有非数字字符空白3位数字地区码编号无效等价类编号有效等价类输入条件前缀200~999有非数字字符起始位为’0’起始位为’1’少于3位数字多于3位数字后缀4位数字有非数字字符少于4位数字多于4位数字341256789101112131415使用等价类划分法测试用例编号输入数据预期输出地区码前缀后缀1空白1234567接受（有效）21238059876接受（有效）320A1234567拒绝（无效）4332345678拒绝（无效）512342344567拒绝（无效）61232B31234拒绝