测试用例之因果图

                                                                      

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)。

 

一、基本认识

 

定义

        因果图(Cause-EffectGraphing)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。提供了一个把规格转化为判定表的系统化方法,从该图中可以产生测试数据。其中原因是表示输入条件,结果是对输入执行的一系列计算后得到的输出。

 

应用的范围

        更复杂的条件组合,2^n,n比较多的时候

 

使用因果图的好处

     1 考虑了多个输入之间的相互组合、相互制约关系  

      2 能够帮助我们按一定步骤,高效率地选择测试用例,同时还能为我们指出,程序规格说明描述中存在着什么问题

 

二、基本使用

 

因果图关系

        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)。

                                    

 

解释

①恒等:若ci是1,则ei也是1;否则ei为0。      

②非:若ci是1,则ei是0;否则ei是1。

③或:若c1或c2或c3是1,则ei是1;否则ei为0。“或”可有任意个输入。     

④与:若c1和c2都是1,则ei为1;否则ei为0。“与”也可有任意个输入。

 

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。如图2-2所示。

 

                                    

 

解释 

 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。 

② 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。 

③ 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。 

M约束(强制):若结果a是1,则结果b强制为0。

 

设计测试用例步骤 

 

1、分析待测得系统规格,找出原因与结果    

        分析软件规格说明描述中,哪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、画出因果图

        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、标记约束或限制条件 

       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下不可能出现。 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。 

5、用判定表中的每一项生成测试用例。

 

三、实例演练

 

        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。


1、对说明进行分析,得到原因和结果

 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,如图所示。

                                            

 

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。

 

4、把判定表的每一列拿出来作为依据,设计测试用例 

       我们把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。

### 使用因果图法编写软件测试用例 #### 定义因果图的概念及其作用 因果图方法是一种用于系统分析的图形工具,能够识别和可视化问题的原因与可能的结果。通过这种技术,可以有效地设计测试用例,尤其是在面对复杂的多输入条件组合时[^1]。 #### 构建因果图的过程 构建因果图的第一步是从需求文档或其他描述中提取所有的输入条件(原因)和输出结果(效应)。接着绘制图表表示这些因素间的关系,其中箭头指向表明因果联系的方向。对于每一个逻辑关系都应仔细考虑其合理性,并确保涵盖了所有潜在的情况[^4]。 #### 转化为判定表 完成因果图之后,下一步就是将其转化为判定表形式。这一步骤旨在简化复杂情况下的决策过程,使得每种可能性都能清晰呈现出来。表格中的每一行代表一种特定的状态组合,而最后一列表明在这种状态下应该产生的行为或响应[^2]。 #### 设计具体测试用例 基于上述工作成果,现在可以根据判定表来创建具体的测试实例。每个条目对应一组独特的输入参数集以及预期得到的结果。务必保证所选数据能充分反映实际应用场景的需求,比如针对电商网站购物车结算功能的设计就需要考虑到各种边界状况和异常情形[^3]。 #### 验证相互排斥性和兼容性 最后还需注意检查不同输出之间是否存在互斥或者协同工作的特性。某些条件下不可能同时发生两种不同的反应;相反地,在另一些场合下多种效果是可以共存而不冲突的。因此要明确指出哪些输出结果不可以一起出现,哪些则允许共同存在[^5]。 ```python def test_case_design(input_conditions, output_results): """ A function to demonstrate how input conditions and output results are paired. Args: input_conditions (list): List of all possible inputs or causes. output_results (dict): Dictionary mapping each set of inputs to expected outputs. Returns: list: Collection of tuples representing individual test cases. """ test_cases = [] for condition_set in generate_combinations(input_conditions): result = determine_output(condition_set, output_results) test_cases.append((condition_set, result)) return test_cases # Example usage input_cond = ['A', 'B'] output_res = { ('A', True): "Modify file", ('B', False): "Error M" } print(test_case_design(input_cond, output_res)) ```
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