测试用例设计白皮书(全)

测试用例设计白皮书－－测试用例基本概念Author:Vince来源:目录1.概述2.测试用例基本概念2.1.测试用例的定义2.2.测试用例的特征2.3.测试用例组成元素2.4.测试用例设计原则3.测试用例设计方法3.1.等价类划分方法3.2.边界值分析方法3.3.错误推测方法3.4.因果图方法3.5.判定表驱动分析方法3.6.正交实验设计方法3.7.功能图分析方法3.8.场景设计方发4.测试用例设计综合策略1.概述GrenfordJ.Myers在《TheArtofSoftwareTesting》一书中提出：一个好的测试用例是指很可能找到迄今为止尚未发现的错误的测试，由此可见测试用例设计工作在整个测试过程中的地位，我们不能只凭借一些主观或直观的想法来设计测试用例，应该要以一些比较成熟的测试用例设计方法为指导，再加上设计人员个人的经验积累来设计测试用例，二者相结合应该是非常完美的组合。本文所介绍的测试用例设计方法对于测试设计人员将是一个很好的方法指导，当然看完本文也未必能设计出好的测试用例，有了好的方法作为指导后需要更多的实践经验加以巩固和提炼。只有将测试设计思想与丰富的实践经验相融合才能设计出高质量的测试用例，相信你行！本文描述的范围：测试用例基本概念、测试用例设计方法、测试用例设计综合策略。关键词：测试用例、等价类划分、边界值分析、错误推测、因果图、判定表驱动分析、正交实验、功能图分析、场景设计读者对象：测试设计人员、测试人员参考文献：1.《计算机软件测试技术》郑人杰2.《TheArtofSoftwareTesting》GrenfordJ.Myers2.测试用例基本概念2.1.测试用例的定义测试用例是为特定的目的而设计的一组测试输入、执行条件和预期的结果。测试用例是执行的最小实体。简单地说，测试用例就是设计一个场景，使软件程序在这种场景下，必须能够正常运行并且达到程序所设计的执行结果。2.2.测试用例的特征1.最有可能抓住错误的；2.不是重复的、多余的；3.一组相似测试用例中最有效的；4.既不是太简单，也不是太复杂。2.3.测试用例组成元素1.用例ID；2.用例名称；3.测试目的；4.测试级别；5.参考信息；6.测试环境；7.前提条件；8.测试步骤；9.预期结果；10.设计人员。2.4.测试用例设计原则1.测试用例的代表性：能够代表并覆盖各种合理的和不合理的、合法的和非法的、边界的和越界的以及极限的输入数据、操作和环境设置等。2.测试结果的可判定性：即测试执行结果的正确性是可判定的，每一个测试用例都应有相应的期望结果。3.测试结果的可再现性：即对同样的测试用例，系统的执行结果应当是相同的。3.测试用例设计方法3.1等价类划分方法一.方法简介1.定义是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。该方法是一种重要的,常用的黑盒测试用例设计方法。2.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，并合理地假定：测试某等价类的代表值就等于对这一类其它值的测试，因此,可以把全部输入数据合理划分为若干等价类,在每一个等价类中取一个数据作为测试的输入条件就可以用少量代表性的测试数据取得较好的测试结果。等价类划分可有两种不同的情况：有效等价类和无效等价类。1)有效等价类是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。利用有效等价类可检验程序是否实现了规格说明中所规定的功能和性能。2)无效等价类与有效等价类的定义恰巧相反。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。设计测试用例时,要同时考虑这两种等价类。因为软件不仅要能接收合理的数据,也要能经受意外的考验，这样的测试才能确保软件具有更高的可靠性。3.划分等价类的标准：1)完备测试、避免冗余;2)划分等价类重要的是：集合的划分，划分为互不相交的一组子集，而子集的并是整个集合;3)并是整个集合：完备性;4)子集互不相交：保证一种形式的无冗余性;5)同一类中标识（选择）一个测试用例，同一等价类中，往往处理相同，相同处理映射到相同的执行路径。4.划分等价类的方法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。如：输入值是学生成绩，范围是0～100；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。例：输入条件说明学历可为:专科、本科、硕士、博士四种之一，则分别取这四种这四个值作为四个有效等价类，另外把四种学历之外的任何学历作为无效等价类。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。5.设计测试用例在确立了等价类后,可建立等价类表,列出所有划分出的等价类输入条件：有效等价类、无效等价类，然后从划分出的等价类中按以下三个原则设计测试用例：1)为每一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被覆盖地有效等价类,重复这一步，直到所有的有效等价类都被覆盖为止；3)设计一个新的测试用例,使其仅覆盖一个尚未被覆盖的无效等价类,重复这一步，直到所有的无效等价类都被覆盖为止。二.实战演习1.某程序规定：输入三个整数a、b、c分别作为三边的边长构成三角形。通过程序判定所构成的三角形的类型，当此三角形为一般三角形、等腰三角形及等边三角形时，分别作计算…。用等价类划分方法为该程序进行测试用例设计。（三角形问题的复杂之处在于输入与输出之间的关系比较复杂。）分析题目中给出和隐含的对输入条件的要求：（1）整数（2）三个数（3）非零数（4）正数（5）两边之和大于第三边（6）等腰（7）等边如果a、b、c满足条件（1）~（4），则输出下列四种情况之一：1)如果不满足条件（5），则程序输出为非三角形。2)如果三条边相等即满足条件（7），则程序输出为等边三角形。3)如果只有两条边相等、即满足条件（6），则程序输出为等腰三角形。4)如果三条边都不相等，则程序输出为一般三角形。列出等价类表并编号覆盖有效等价类的测试用例：abc覆盖等价类号码345（1）--（7）445（1）--（7），（8）455（1）--（7），（9）545（1）--（7），（10）444（1）--（7），（11）覆盖无效等价类的测试用例：2.设有一个档案管理系统，要求用户输入以年月表示的日期。假设日期限定在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。现用等价类划分法设计测试用例，来测试程序的日期检查功能。1)划分等价类并编号,下表等价类划分的结果输入等价类有效等价类无效等价类日期的类型及长度①6位数字字符②有非数字字符③少于6位数字字符④多于6位数字字符年份范围⑤在1990~2049之间⑥小于1990⑦大于2049月份范围⑧在01~12之间⑨等于00⑩大于122)设计测试用例，以便覆盖所有的有效等价类在表中列出了3个有效等价类，编号分别为①、⑤、⑧，设计的测试用例如下：测试数据期望结果覆盖的有效等价类200211输入有效①、⑤、⑧3)为每一个无效等价类设计一个测试用例，设计结果如下：测试数据期望结果覆盖的无效等价类95June无效输入②20036无效输入③2001006无效输入④198912无效输入⑥200401无效输入⑦200100无效输入⑨200113无效输入⑩3.NextDate函数包含三个变量：month、day和year，函数的输出为输入日期后一天的日期。例如，输入为2006年3月7日，则函数的输出为2006年3月8日。要求输入变量month、day和year均为整数值，并且满足下列条件：①1≤month≤12②1≤day≤31③1920≤year≤20501)有效等价类为：M1＝{月份：1≤月份≤12}D1＝{日期：1≤日期≤31}Y1＝{年：1812≤年≤2012}2)若条件①~③中任何一个条件失效，则NextDate函数都会产生一个输出，指明相应的变量超出取值范围，比如month的值不在1-12范围当中。显然还存在着大量的year、month、day的无效组合，NextDate函数将这些组合作统一的输出：无效输入日期。其无效等价类为：M2＝{月份：月份1}M3＝{月份：月份12}D2＝{日期：日期1}D3＝{日期：日期31}Y2＝{年：年1812}Y3＝{年：年2012}弱一般等价类测试用例月份日期年预期输出61519121912年6月16日强一般等价类测试用例同弱一般等价类测试用例注：弱--有单缺陷假设；健壮--考虑了无效值(一)弱健壮等价类测试用例ID月份日期年预期输出WR161519121912年6月16日WR2-1151912月份不在1～12中WR313151912月份不在1～12中WR46-11912日期不在1～31中WR56321912日期不在1～31中WR66151811年份不在1812～2012中WR76152013年份不在1812～2012中(二)强健壮等价类测试用例ID月份日期年预期输出SR1-1151912月份不在1～12中SR26-11912日期不在1～31中SR36151811年份不在1812～2012中SR4-1-11912两个无效一个有效SR56-11811两个无效一个有效SR6-1151811两个无效一个有效SR7-1-11811三个无效4.佣金问题等价类测试用例，它是根据佣金函数的输出值域定义等价类，来改进测试用例集合。输出销售额≤1000元佣金10％1000销售额≤1800佣金=100+(销售额-1000)*15%销售额1800佣金=220+(销售额-1800)*20%测试用例枪机(45)枪托(30)枪管(25)销售额佣金1555500502151515150017532525252500360根据输出域选择输入值，使落在输出域等价类内，可以结合弱健壮测试用例结合。3.2边界值分析方法一.方法简介1.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。2.与等价划分的区别1)边界值分析不是从某等价类中随便挑一个作为代表，而是使这个等价类的每个边界都要作为测试条件。2)边界值分析不仅考虑输入条件，还要考虑输出空间产生的测试情况。3.边界值分析方法的考虑：长期的测试工作经验告诉我们，大量的错误是发生在输入或输出范围的边界上，而不是发生在输入输出范围的内部。因此针对各种边界情况设计测试用例，可以查出更多的错误。使用边界值分析方法设计测试用例，首先应确定边界情况。通常输入和输出等价类的边界，就是应着重测试的边界情况。应当选取正好等于，刚刚大于或刚刚小于边界的值作为测试数据，而不是选取等价类中的典型值或任意值作为测试数据。4.常见的边界值1)对16-bit的整数而言32767和-32768是边界2)屏幕上光标在最左上、最右下位置3)报表的第一行和最后一行4)数组元素的第一个和最后一个5)循环的第0次、第1次和倒数第2次、最后一次5.边界值分析1)边界值分析使用与等价类划分法相同的划分，只是边界值分析假定错误更多地存在于划分的边界上，因此在等价类的边界上以及两侧的情况设计测试用例。例：测试计算平方根的函数--输入：实数--输出：实数--规格说明：当输入一个0或比0大的数的时候，返回