黑盒测试用例设计方法&理论结合实际 -> 因果图法

一. 概念

　　因果图法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

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二. 因果图法的应用

　　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）。

1. 因果图介绍
   • 4种符号分别表示了规格说明中向4种因果关系:
     

   • 因果图中使用了简单的逻辑符号，以直线联接左右结点。左结点表示输入状态（或称原因），右结点表示输出状态（或称结果）

   • C1表示原因，通常置于图的左部；e1表示结果，通常在图的右部。C1和e1均可取值0或1，0表示某状态不出现，1表示某状态出现

2. 因果图涉及的概念：
   1）关系

   Ø 恒等：若c1是1，则e1也是1；否则e1为0。

   Ø 非：若c1是1，则e1是0；否则e1是1。

   Ø 或：若c1或c2或c3是1，则e1是1；否则e1为0。“或”可有任意个输入。

   Ø 与：若c1和c2都是1，则e1为1；否则e1为0。“与”也可有任意个输入。

   2）约束

   输入状态相互之间还可能存在某些依赖关系，称为约束。例如, 某些输入条件本身不可能同时出现。输出状态之间也往往存在约束。在因果图中,用特定的符号标明这些约束:

   

   Ø 输入条件的约束有以下4类：

       E 约束（异）：a和b中至多有一个可能为1，即a和b不能同时为1。

       I 约束（或）：a、b和c中至少有一个必须是1，即 a、b 和c不能同时为0。

   O 约束（唯一）；a和b必须有一个，且仅有1个为1。

   R 约束（要求）：a是1时，b必须是1，即不可能a是1时b是0。

   Ø 输出条件约束类型

   输出条件的约束只有M约束（强制）：若结果a是1，则结果b强制为0

3. 采用因果图法设计测试用例的步骤：

   1) 分析软件规格说明描述中, 那些是原因(即输入条件或输入条件的等价类),那些是结果(即输出条件), 并给每个原因和结果赋予一个标识符。
   2) 分析软件规格说明描述中的语义，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) 把因果图转换为判定表。把判定表的每一列拿出来作为依据,设计测试用例

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三. 实例

1. 某软件规格说明书包含这样的要求：第一列字符必须是A或B，第二列字符必须是一个数字，在此情况下进行文件的修改，但如果第一列字符不正确，则给出信息L；如果第二列字符不是数字，则给出信息M
   解答：

   1) 根据题意，原因和结果如下：

   原因：

   1——第一列字符是A；

   2——第一列字符是B；

   3——第二列字符是一数字。

   结果：

   21——修改文件；

   22 ——给出信息L；

   23——给出信息M。

   2) 其对应的因果图如下：

   11为中间节点；考虑到原因1和原因2不可能同时为1，因此在因果图上施加E约束：

   

   3) 根据因果图建立判定表：

   

   表中8种情况的左面两列情况中，原因①和原因②同时为1，这是不可能出现的，故应排除这两种情况。表的最下一栏给出了6种情况的测试用例，这是我们所需要的数据

2. 有一个处理单价为5角钱的饮料的自动售货机软件测试用例的设计。其规格说明如下：若投入5角钱或1元钱的硬币，押下【橙汁】或【啤酒】的按钮，则相应的饮料就送出来。若售货机没有零钱找，则一个显示【零钱找完】的红灯亮，这时在投入1元硬币并押下按钮后，饮料不送出来而且1元硬币也退出来；若有零钱找，则显示【零钱找完】的红灯灭，在送出饮料的同时退还5角硬币
   

   1) 分析这一段说明，列出原因和结果

   原因：

   1——售货机有零钱找

   2——投入1元硬币

   3——投入5角硬币

   4——押下橙汁按钮

   5——.押下啤酒按钮

   结果：

   21——售货机〖零钱找完〗灯亮

   22——退还1元硬币

   23——退还5角硬币

   24——送出橙汁饮料

   25——送出啤酒饮料

   2) 画出因果图，如图所示。所有原因结点列在左边，所有结果结点列在右边。建立中间结点，表示处理的中间状态。中间结点：

   11—— 投入1元硬币且押下饮料按钮

   12——押下〖橙汁〗或〖啤酒〗的按钮

   13——应当找5角零钱并且售货机有零钱找

   14——钱已付清

   

   3) 转换成判定表：

   

   4）在判定表中，阴影部分表示因违反约束条件的不可能出现的情况，删去。第16列与第32列因什么动作也没做，也删去。最后可根据剩下的16列作为确定测试用例的依据