软件测试用例设计

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。北京木奇移动技术有限公司，专业的软件外包开发公司，欢迎交流合作。

1 黑盒测试与白盒测试

黑盒测试：已知产品的功能设计规格，可以进行测试证明每个实现了的功能是否符合要求。白盒测试：已知产品的内部工作过程，可以进行测试证明每种内部操作是否符合设计规格要求，所有内部成分是否经过检查。

合理的测试策略是将这两种测试要素组合起来。我们可以通过使用特定的面向黑盒测试的测试用例设计方法，而后使用白盒测试方法对程序的逻辑结构进行检查以补充这些测试用例，借此来设计出一个相当严格的测试。

白盒测试方法有语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、条件组合覆盖、路径覆盖。黑盒测试方法有等价类划分、边界值分析、因果图分析、错误测试、状态图、场景法等。

2 白盒测试用例设计

白盒测试关注的是测试用例执行的程度或覆盖程序逻辑结构（源代码）的程度。完全的白盒测试是将程序中每条路径都执行到，然而对一个带有循环的程序来说，完全的路径测试并不切合实际。白盒测试的特点：依据软件设计说明书进行测试、对程序内部细节的严密检验、针对特定条件设计测试用例、对软件的逻辑路径进行覆盖测试。

语句覆盖是最起码的结构覆盖要求，语句覆盖要求设计足够多的测试用例，使得程序中每条语句至少被执行一次。可以很直观地从源代码得到测试用例，无须细分每条判定表达式。由于这种测试方法仅仅针对程序逻辑中显式存在的语句，但对于隐藏的条件和可能到达的隐式逻辑分支，是无法测试的。（遗漏隐藏的逻辑分支）

判定覆盖要求必须编写足够的测试用例，使得每一个判断都至少有一个为“真”和为“假”的输出结果。判定覆盖比语句覆盖要多几乎一倍的测试路径，当然也就具有比语句覆盖更强的测试能力。同样判定覆盖也具有和语句覆盖一样的简单性，无须细分每个判定就可以得到测试用例。往往大部分的判定语句是由多个逻辑条件组合而成（如，判定语句中包含AND、OR、CASE），若仅仅判断其整个最终结果，而忽略每个条件的取值情况，必然会遗漏部分测试路径。（遗漏组合判定中的某些条件取值）

条件覆盖要求设计足够多的测试用例，使得判定中的每个条件获得各种可能的结果，即每个条件至少有一次为真值，有一次为假值。要达到条件覆盖，需要足够多的测试用例，但条件覆盖并不能保证判定覆盖。条件覆盖只能保证每个条件至少有一次为真，而不考虑所有的判定结果。

判定/条件覆盖要求设计足够多的测试用例，使得判定中每个条件的所有可能结果至少出现一次，每个判定本身所有可能结果也至少出现一次。判定/条件覆盖满足判定覆盖准则和条件覆盖准则，弥补了二者的不足。判定/条件覆盖准则的缺点是未考虑条件的组合情况。

多重条件覆盖要求设计足够多的测试用例，使得每个判定中条件结果的所有可能组合至少出现一次。多重条件覆盖准则满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖准则。更改的判定/条件覆盖要求设计足够多的测试用例，使得判定中每个条件的所有可能结果至少出现一次，每个判定本身的所有可能结果也至少出现一次。并且每个条件都显示能单独影响判定结果。缺点是线性地增加了测试用例的数量。

路径覆盖要求设计足够的测试用例，覆盖程序中所有可能的路径。由于路径覆盖需要对所有可能的路径进行测试（包括循环、条件组合、分支选择等），那么需要设计大量、复杂的测试用例，使得工作量呈指数级增长。而在有些情况下，一些执行路径是不可能被执行的，这样不仅降低了测试效率，而且大量的测试结果的累积，也为排错带来麻烦。

3 黑盒测试用例设计

（1）等价类划分

等价类划分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。等价类分为有效等价类和无效等价类，其中，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；而无效等价类是指对于程序的规格说明来说是不合理的，没有意义的输入数据构成的集合。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。划分等价类有以下原则：

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；则小于0和大于100的为无效等价类，0~100之间的为有效等价类。

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。

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。

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。

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）；

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。

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：

为每一个等价类规定一个唯一的编 ；

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；

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。

（2）边界值分析

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。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。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。

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。

（3）因果图

因果图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。

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）。

（4） 错误测试

错误测试是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。

如测试一个对线性表（比如数组）进行排序的程序，可推测列出以下几项需要特别测试的情况：

输入的线性表为空表；

表中只含有一个元素；

输入表中所有元素已排好序；

输入表已按逆序排好；

输入表中部分或全部元素相同。

4 测试用例设计综合策略

Myers提出了使用各种测试方法的综合策略：

在任何情况下都必须使用边界值分析方法，经验表明用这种方法设计出测试用例发现程序错误的能力最强。

必要时用等价类划分方法补充一些测试用例。

用错误推测法再追加一些测试用例。

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，应当再补充足够的测试用例。

如果程序的功能说明中含有输入条件的组合情况，则一开始就可选用因果图法。

测试用例的设计步骤：1)构造根据设计规格得出的基本功能测试用例；2)边界值测试用例；3)状态转换测试用例；4)错误猜测测试用例；5)异常测试用例；6)性能测试用例；7)压力测试用例。