《软件质量与测试》课件第二章软件测试技术（黑盒）

本章内容白盒测试技术黑盒测试技术沈阳师范大学软件学院1本节内容2.2黑盒测试技术2.2.1边界值分析法2.2.2等价类分析法2.2.3因果图分析法2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院22.2.1边界值分析法黑盒测试概述任何程序都可看作是将从输入定义域取值映射到输出值域的函数,不考虑程序内部的逻辑结构和特性，只根据软件的规格需求说明书，观察程序的入口和出口，是否符合功能说明;对于一些外购软件、参数化软件包，因无法得到源程序，只能用黑盒测试。沈阳师范大学软件学院3输入输出2.2.1边界值分析法边界值概念从根本上讲，任何程序都可看作是一个函数，它从一个集合（函数的定义域，即程序的输入）的值映射到另一个集合（函数的值域，即程序的输出）的值上。

沈阳师范大学软件学院4Output=F(Input)DomainRangeF输入定义域测试应把需求规格说明中对输入和对输出的要求区别开来并加以分解2.2.1边界值分析法边界值产生的原因从长期的测试工作经验知，由于在软件设计和程序编写中，常对规格说明中的输入或输出域边界不注意，导致大量错误发生在输入或输出范围的边界上，而非输入或输出范围的内部。设计测试用例时，对边界附近的处理必须给予足够重视，为检验边界附件的处理专门设计测试用例常可取得良好的测试效果。基本思想：选择输入或输出变量的极值、略低于或略高于极值设计测试用例。沈阳师范大学软件学院52.2.1边界值分析法边界选择的原则输入条件规定了取值范围，则以该范围作为边界输入条件规定了值的个数，则以之为边界；针对规格说明的每个输出条件，使用前面的原则（1）和（2）；如果规格说明给出的输入或输出域是有序集合（如有序表、顺序文件等），则选取集合中特定次序的元素作为边界，如第一个、最后一个元素等；如果程序中使用了一个内部数据结构，则应选择该结构的边界上的值，如数组、链表等；分析规格说明，找出其它可能边界条件。

6沈阳师范大学软件学院2.2.1边界值分析法常见的边界值对16-bit的整数而言32767和-32768是边界屏幕上光标在最左上、最右下位置报表的第一行和最后一行数组元素的第一个和最后一个循环的第0次、第1次和倒数第2次、最后一次沈阳师范大学软件学院72.2.1边界值分析法例题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，返回其正平方根；当输入一个小于0的数时，显示错误信息“平方根非法-输入值小于0”并返回0；库函数Print-Line可以用来输出错误信息。沈阳师范大学软件学院82.2.1边界值分析法解题可以考虑作出如下划分：输入(i)<0和(ii)>=0输出(a)>=0和(b)Error测试用例有两个：输入4，输出2。对应于(ii)和(a)。输入-10，输出错误提示。对应于(i)和(b)。沈阳师范大学软件学院92.2.1边界值分析法边界值分析：划分(ii)的边界为0和最大正实数；划分(i)的边界为最小负实数和0；由此得到以下测试用例：输入{最小负实数}输入{绝对值很小的负数}输入0

输入{绝对值很小的正数}

输入{最大正实数}沈阳师范大学软件学院102.2.1边界值分析法边界值分析：通常字符情况下，软件测试包含的边界检验有几种类型：数字位置、质量、大小、速度、方位、尺寸、空间等相应地，以上类型的边界值应该在：最大/最小、首位/末位、上/下、最快/最慢、最高/最低、最短/最长、空/满等情况下。沈阳师范大学软件学院112.2.1边界值分析法边界值分析：

在多数情况下，边界值条件是基于应用程序的功能设计而需要考虑的因素，可以从软件的规格说明或常识中得到，也是最终用户可以很容易发现问题的。然而，在测试用例设计过程中，某些边界值条件是不需要呈现给用户的，或者说用户是很难注意到的，但同时确实属于检验范畴内的边界条件，称为内部边界值条件或子边界值条件。沈阳师范大学软件学院122.2.1边界值分析法内部边界值条件主要有下面几种：数值的边界值检验字符的边界值检验其它边界值检验沈阳师范大学软件学院132.2.1边界值分析法数值的边界值检验：

计算机是基于二进制进行工作的，因此，软件的任何数值运算都有一定的范围限制。沈阳师范大学软件学院142.2.1边界值分析法字符的边界值检验：在字符的编码方式中，ASCII和Unicode是比较常见的编码方式，下面表中列出了部分的ASCII码对应表。沈阳师范大学软件学院152.2.1边界值分析法沈阳师范大学软件学院16字符ASCII值字符ASCII值Null0B66Space32Z90/47[91048‘96149a97957b98:58y121@64z122A65{1232.2.1边界值分析法其它边界值检验：

包括默认值/空值/空格/未输入值/零、无效数据/不正确数据和干扰数据等。在实际的测试用例设计中，需要将基本的软件设计要求和程序定义的要求结合起来，即结合基本边界值条件和子边界值条件来设计有效的测试用例。沈阳师范大学软件学院172.2.1边界值分析法边界值测试方法：故障往往出现在输入变量的边界值附近。利用输入变量的最小值(min) 略大于最小值(min+)、 输入值域内的任意值(nom)、 略小于最大值(max-)和 最大值(max)来设计测试用例。沈阳师范大学软件学院182.2.1边界值分析法边界值测试方法：沈阳师范大学软件学院19边界值分析测试用例2.2.1边界值分析法边界值测试方法：

边界值分析法是基于可靠性理论中称为“单故障”的假设，即有两个或两个以上故障同时出现而导致软件失效的情况很少，也就是说，软件失效基本上是由单故障引起的。因此，在边界值分析法中获取测试用例的方法是：每次保留程序中一个变量，让其余的变量取正常值，被保留的变量依次取min、min+、nom、max-和max。

对程序中的每个变量重复(1)。沈阳师范大学软件学院202.2.1边界值分析法例题：有二元函数f(x,y)，其中x∈[1,12]，y∈[1,31]。则采用边界值分析法设计的测试用例是：

{<1,15>,<2,15>,<11,15>,<12,15>,<6,15>,<6,1>,<6,2>,<6,30>,<6,31>}推论：对于一个含有n个变量的程序，采用边界值分析法测试程序会产生4n+1个测试用例。沈阳师范大学软件学院212.2.1边界值分析法练习：有函数f(x,y,z)，其中x∈[1900,2100]，y∈[1,12]，z∈[1,31]的。请写出该函数采用边界值分析法设计的测试用例。沈阳师范大学软件学院222.2.1边界值分析法解答：

<2000,6,1>,<2000,6,2>,<2000,6,30>,<2000,6,31>;<2000,1,15>,<2000,2,15>,<2000,11,15>,<2000,12,15>,

<1900,6,15>,<1901,6,15>,<2099,6,15>,<2100,6,15>,

<2000,6,15>沈阳师范大学软件学院232.2.1边界值分析法健壮性测试：

健壮性测试是作为边界值分析的一个简单的扩充，它除了对变量的5个边界值分析取值外，还需要增加一个略大于最大值(max+)以及略小于最小值(min-)的取值，检查超过极限值时系统的情况。因此，对于有n个变量的函数采用健壮性测试需要6n+1个测试用例。沈阳师范大学软件学院242.2.1边界值分析法健壮性测试：

沈阳师范大学软件学院25健壮性边界值测试用例2.2.2等价类分析法等价类产生的原因：基本思想：把程序的输入域划分成若干部分，然后从每个部分中选取少数代表性数据当作测试用例，每一类的代表性数据在测试中的作用等价于这一类中的其它值。

沈阳师范大学软件学院26划分1234选择代表元素输入域互不相交的子集子集的并是整个集合完备性无冗余2.2.2等价类分析法等价类定义

由于不可能用所有可以输入的数据来测试程序，而只能从全部可供输入的数据中选择一个自己进行测试。如何选择适当的子集，使其尽可能多地发现错误，解决的办法之一就是等价类。沈阳师范大学软件学院272.2.2等价类分析法划分

等价类划分法是一种典型的、重要的黑盒测试方法，它将程序所有可能的输入数据（有效的和无效的）划分成若干个等价类。然后从每个部分中选取具有代表性的数据当做测试用例进行合理的分类，测试用例由有效等价类和无效等价类的代表组成，从而保证测试用例具有完整性和代表性。沈阳师范大学软件学院282.2.2等价类分析法等价类划分的步骤通过分析需求规格说明，划分等价类，列出等价类表设计测试用例沈阳师范大学软件学院292.2.2等价类分析法有效等价类/无效等价类有效等价类：对于程序的规格说明而言，是合理的、有意义的输入数据构成的集合用于检验程序是否实现了规格说明预先规定的性能和性能无效等价类：对于程序的规格说明而言，是不合理的、无意义的输入数据构成的集合用于检查程序中功能和性能的实现是否不符合规格说明要求沈阳师范大学软件学院302.2.2等价类分析法例题

在程序的规格说明中，对输入条件有一句话：“……项数可以从1到999……”有效等价类是“1≤项数≤999”两个无效等价类是“项数＜1”或“项数＞999”。在数轴上表示成:沈阳师范大学软件学院311999x有效等价类无效等价类无效等价类2.2.2等价类分析法测试用例的设计为每个等价类规定一个唯一的编号；设计一个新的测试用例，使之尽可能多地覆盖尚未被覆盖的有效等价类，重复这一步直至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，重复这一步直至所有的无效等价类都被覆盖为止。沈阳师范大学软件学院322.2.2等价类分析法例题

某报表处理系统要求用户输入处理报表的日期，日期限制在2001年1月至2005年12月，即系统只能对该段期间内的报表进行处理，如日期不在此范围内，则显示输入错误信息。系统日期规定由年、月的6位数字字符组成，前四位代表年，后两位代表月。如何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？沈阳师范大学软件学院332.2.2等价类分析法解答第一步：等价类划分

“报表日期”输入条件的等价类表沈阳师范大学软件学院342.2.2等价类分析法解答第二步：为有效等价类设计测试用例对表中编号为1,2,3的3个有效等价类用一个测试用例覆盖：沈阳师范大学软件学院352.2.2等价类分析法解答第三步：为每一个无效等价类设计至少一个测试用例沈阳师范大学软件学院362.2.2等价类分析法习题一

某程序规定:“输入三个整数作为三边的边长构成三角形。当此三角形为一般三角形、等腰三角形及等边三角形时，分别做计算...”。试用等价类划分方法为该程序的构成三角形部分进行测试用例设计。沈阳师范大学软件学院37习题二某城市的电话号码由三部分组成。这三部分的名称和内容分别是地区码：空白或三位数字；前缀：非’0’或’1’开头的三位数；后缀：四位数字。假定被调试的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号码，试用等价分类法来设计它的调试用例。沈阳师范大学软件学院382.2.2等价类分析法习题使用等价类划分方法必须仔细分析和推敲题目所给出的要求。本题的输人条件要求的关键之处有：

1)整数；

2)三个数；

3)非零数；

4)正数；输出条件要求的关键之处有：5)应满足两边长之和大于第三边边长；

6)等腰；

7)等边；其中，3)、4)和5)并没有在题目上明显给出，但这些条件是必要的。

沈阳师范大学软件学院392.2.2等价类分析法解答以下分两步进行:(1)列出等价类表(表中号码为等价类编号)(2)列出覆盖上述等价类的测试用例

沈阳师范大学软件学院402.2.2等价类分析法解答列出等价类表

沈阳师范大学软件学院41有效等价类无效等价类输入参数个数3（1）>3（2）；<3（3）输入参数类型整数（4）非整数（5）输入参数范围>0（6）<=0（7）是否构成三角形两边之和大于第三边（8）两边之和小于或等于第三边（9）三角形类型等腰三角形（10）等边三角形（11）三边不等三角形（12）2.2.2等价类分析法解答设计测试用例覆盖等价类

沈阳师范大学软件学院42序号输入参数覆盖等价类12，3，4（1），（4），（6），（8），（12）23，3，4（1），（4），（6），（8），（10）33，3，3（1），（4），（6），（8），（11）42，3，4，5（2）52，3（3）62，3.5，4（5）76，0，6（7）85，1，6（9）2.2.3因果图分析法因果法（Cause/EffectGraphing）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。

沈阳师范大学软件学院432.2.3因果图分析法因果法（Cause/EffectGraphing）简介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）。沈阳师范大学软件学院442.2.3因果图分析法因果法（Cause/EffectGraphing）简介思想：一些程序的功能可以用判定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为判定表中的每一列设计一个测试用例，测试程序在输入条件的某种组合下的输出是否正确

沈阳师范大学软件学院452.2.3因果图分析法因果法（Cause/EffectGraphing）简介定义：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。因果图法也是一种黑盒测试技术，但是不如等价类、边界值那样常用因果图法比较适合输入条件较多的情况，测试所有的输入条件的排列组合

沈阳师范大学软件学院462.2.3因果图分析法案例奖金计算软件：该软件可以计算某公司的年终奖，该公司员工分为普通员工和管理人员；员工表现分为普通、优秀和特殊贡献（普通、优秀员工都可以有特殊贡献，不同组合所得工资是不同的）根据员工的分类和表现，将奖金分为1类奖金，2类奖金，......

沈阳师范大学软件学院472.2.3因果图分析法案例奖金计算软件：使用该软件时，输入员工的种类和表现，就会输出相应的奖金类别。请为该软件设计测试用例这道题概括比较笼统，不涉及具体细节，只是一个总体的框架。

沈阳师范大学软件学院482.2.3因果图分析法案例找到所有的输入条件（原因）和输出条件（结果），并为其编号：输入条件员工类别：普通员工A1、管理人员A2员工表现：普通B1、优秀B2、特殊贡献B3输出条件奖金类别：1类奖金C1、2类奖金C2......

沈阳师范大学软件学院492.2.3因果图分析法案例

分析输入条件之间的关系，根据需求我们知道，A1和A2是互斥的（一个人不可能既是普通员工又是管理人员），B1和B2是互斥的（一个人不可能既表现普通又表现优秀），B1和B3，B2和B3可以同时满足。由此分析，我们可以列出所有的输入条件排列组合：

沈阳师范大学软件学院502.2.3因果图分析法案例普通员工A1+B1C1A1+B2C2A1+B1+B3C3A1+B2+B3C4管理员工A2+B1

C5A2+B2C6A2+B1+B3C7A2+B2+B3C8

沈阳师范大学软件学院512.2.3因果图分析法因果图的基本符号：简单逻辑符号，直线连接左右节点通常情况下，左部的圆中写原因，右部的圆中写结果两个圆中间以直线连接，连接线上再加符号表示因与果的不同关系ci表示原因；ei表示结果各结点表示状态，可取值“0”或“1”。“0”表示某状态不出现，“1”表示某状态出现，有以下四种逻辑关系

沈阳师范大学软件学院522.2.3因果图分析法因果图的基本符号：

沈阳师范大学软件学院532.2.3因果图分析法原因与原因之间，结果与结果之间可能存在的约束条件：

沈阳师范大学软件学院54a,b,c原因至少有一个必须成立a,b原因中必须且仅有一个成立当a出现,b也必须出现当a为1时，b必须为0，当a为0时，b的值不定a,b原因不会同时成立，最多有一个成立2.2.3因果图分析法因果图法最终生成的是判定表。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。沈阳师范大学软件学院552.2.3因果图分析法

（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。沈阳师范大学软件学院562.2.3因果图分析法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。沈阳师范大学软件学院572.2.3因果图分析法因果图法应用

例子：某软件规格说明要求：第一个字符必须是#或*第二个字符必须是一个数字，在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沈阳师范大学软件学院582.2.3因果图分析法例题分析：原因：c1—第一个字符是#c2—第一个字符是*c3—第二个字符是一个数字结果：e1—给出信息Ne2—修改文件e3—给出信息M沈阳师范大学软件学院592.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院60例题分析：

因果图表示2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院61例题分析：

因果图表示2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院62例题分析：

根据因果图建立判定表2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院63练习：如图所示,一个网络登录对话框用于向服务器进行登录操作2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院64说明:Username只能包含字母和数字Password可以包含任何字符两者都不能为空如果两者为空或不合法输入,不执行登录并提示输入错误信息如果两者都不合法,则只提示Username的错误信息如果两者输入都合法,执行登录操作,并显示从服务器可能返回的3种提示信息之一Username不存在Password错误登录成功2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院65假设我们已经对登录对话框里限制了用户名和密码的最大长度,测试时可以不考虑超长字符串的情况.试为用户名和密码的各种组合设计测试用例.2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院66分析找出原因输入的用户名为空;输入的用户名包含非字母非数字字符;输入的用户名在服务器上存在;输入的密码为空;输入错误的密码;输入正确的密码.2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院67分析找出可能的结果不执行登录并提示用户名不能为空;不执行登录并提示用户名不能包含非字母非数字的非法字符;不执行登录并提示密码不能为空;执行登录并提示用户名在服务器上不存在;执行登录并提示密码错误;执行登录并提示登录成功.2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院68分析2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院69进一步分析由画出的因果图,我们看到输入间有约束关系C1,C2,C3之间是异的约束关系C4,C5,C6之间是唯一的约束关系统计最后几种组合？转化为判定表2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院70进一步分析2.2.3因果图分析法沈阳师范大学软件学院71进一步分析2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院72因果图法太麻烦，而且全冗余决策表是功能性测试方法中最严格的。决策表的完备性保证一种完备的测试2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院73因果图法太麻烦，而且全冗余12345678问题你觉得疲倦吗？YYYYNNNN你对内容感兴趣吗？YYNNYYNN书中的内容使你糊涂？YNYNYNYN建议请回到本章开头重读××继续读下去××跳到下一章去读××停止阅读，请休息××ConditionStub：列出问题的所有条件ConditionEntry：针对左列条件取值，给出真假值ActionStub：列出问题规定可能采取的行动ActionEntry：在条件组合下应采取的行动规则2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院74决策表的化简12345678问题你觉得疲倦吗？YYYYNNNN你对内容感兴趣吗？YYNNYYNN书中的内容使你糊涂吗？YNYNYNYN建议请回到本章开头重读××继续读下去××跳到下一章去读××停止阅读，请休息××YN-×NN-×不关心条目不关心条目对完整决策树的识别有微妙影响。2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院75决策表的化简有限条目决策表——所有条件都是二叉条件条件的顺序没有要求若有n个条件，必须有(2n)条规则，每条规则对应一个测试用例。若存在不关心项，则规则中每出现一个不关心项，规则数乘1次2。通过增加行动，可显示何时规则在逻辑上不可能满足通过条件选择，可大大扩展决策表的规模扩展条目决策表——条件可以有多个值若条件引用了等价类，则“—”的实际含义为：“必须失败”2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院76决策表组成：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规则：任何一个条件组合的特定取值及其相应要执行的操作称为规则2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院77构造决策表2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院78构造决策表（1）列出所有的条件桩和动作桩。

（2）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）。

（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。2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院79决策表应用实例对功率大于100马力的机器、维修记录不全或已经运行10年以上的机器，应给予优先的维修处理.2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院80决策表应用实例分析这里隐含的条件是什么?机器功率大小维修记录运行时间对应的可能动作是什么?优先维修正常维修.——条件桩——动作桩2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院81决策表应用实例列出条件项每个条件的值分别取“是（1）”和“否（0）”组合条件项的值填上动作项根据组合条件项的值，填写对应的动作项形成初步判定表.2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院82决策表应用实例2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院83化简后决策表2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院84化简后决策表2.2.4决策表分析法沈阳师范大学软件学院85练习三角形问题输出的等价类R1={<a,b,c>|有三条边a,b,c的等边三角形}R2={<a,b,c>|有三条边a,b,c的等腰三角形}R3={<a,b,c>|有三条边a,b,c的不等边三角形}R4={<a,b,c>|三条边a,b,c不构成三角形}能构成三角形？三角形类型？2.2.4决