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第5题      
知识点   边界值分析法   黑盒测试   边界值分析   黑盒测试法
关键词   边界值分析   测试用例   黑盒测试   测试   黑盒   用例      分类   软件工程知识       

 
边界值分析是一种常用的黑盒测试法。某程序循环体最少执行0次,最多执行100次,采用边界值分析,宜选择(5)作为测试用例。
 
 
  A.  循环0次、循环1次、循环99次、循环100次
 
  B.  循环0次、循环100次、循环49次、循环50次
 
  C.  循环1次、循环99次、循环49次、循环50次
 
  D.  循环0次、循环100次
 
 
 

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   知识点讲解    
   · 边界值分析法    · 黑盒测试    · 边界值分析    · 黑盒测试法
 
       边界值分析法
        人们从长期的测试工作经验得知,大量的错误是发生在输入或输出范围的边界上的,而不是在输入范围的内部。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。例如,在做三角形计算时,要输入三角形的3个边长A、B和C。这3个数值应当满足A>0、B>0、C>0、A+B>C、A+C>B、B+C>A,才能构成三角形。但如果把6个不等式中的任何一个大于号“>”错写成大于等于号“≥”,那就不能构成三角形。问题恰恰出现在容易被疏忽的边界附近。这里所说的边界是指相当于输入等价类和输出等价类而言,稍高于其边界值及稍低于其边界值的一些特定情况。
               边界条件
               我们可以想象一下,如果在悬崖峭壁边可以自信地安全行走,平地就不在话下了。如果软件在能力达到极限时能够运行,那么在正常情况下一般也就不会有什么问题。
               边界条件是特殊情况,因为编程从根本上说不怀疑边界有问题。奇怪的是,程序在处理大量中间数值时都是对的,但是可能在边界处出现错误。下面的一段源代码说明了在一个极简单的程序中是如何产生边界条件问题的。
               
               这段代码的意图是创建包含10个元素的数组,并为数组中的每一个元素赋初值-1。看起来相当简单。它建立了包含10个整数的数组data和一个计数值i。For循环是从1~10,数组中从第1个元素到第10个元素被赋予数值-1。那么边界问题在哪儿呢?
               在大多数开发语言脚本中,应当以声明的范围定义数组,在本例中定义语句是dim data(10)as interger,第一个创建的元素是data(0),而不是data(1)。该程序实际上创建了一个从data(0)~data(10)共11个元素的数组。程序从1~10循环将数组元素的值初始化为-1,但是由于数组的第一个元素是data(0),因此它没有被初始化。程序执行完毕,数组值如下:
               
               注意data(0)的值是0,而不是-1。如果这位程序员以后忘记了,或者其他程序员不知道这个数据数组是如何初始化的,那么他就可能会用到数组的第1个元素data(0),以为它的值是-1。诸如此类的问题很常见,在复杂的大型软件中,可能导致极其严重的软件缺陷。
               次边界条件
               上面讨论的普通边界条件是最容易找到的。它们在产品说明书中有定义,或者在使用软件的过程中确定。而有些边界在软件内部,最终用户几乎看不到,但是软件测试仍有必要检查。这样的边界条件称为次边界条件或者内部边界条件。
               寻找这样的边界不要求软件测试员具有程序员那样阅读源代码的能力,但是要求大体了解软件的工作方式。2的乘方和ASCII表就是这样的例子。
                      2的乘方
                      计算机和软件的计数基础是二进制数,用位(bit)来表示0和1,一个字节(byte)由8位组成,一个字(word)由两个字节组成等。下表中列出了常用的2的乘方单位及其范围或值。
                      
                      软件中2的乘方
                      上表中所列的范围和值是作为边界条件的重要数据。除非软件向用户提出这些范围,否则在需求文档中不会指明。然而,它们通常由软件内部使用,外部是看不见的,当然,在产生软件缺陷的情况下可能会看到。
                      在建立等价区间时,要考虑是否需要包含2的乘方边界条件。例如,如果软件接受用户输入1~1000范围内的数字,谁都知道在合法区间中包含1和1000,也许还要有2和999。为了覆盖任何可能的2的乘方次边界,还要包含临近双位边界的14、15和16,以及临近字节边界的254、255和256。
                      ASCII表
                      另一个常见的次边界条件是ASCII字符表。如下表所示是部分ASCII值表的清单。
                      
                      部分ASCII值表
                      注意,上表不是结构良好的连续表。0~9的后面ASCII值是48~57。斜杠字符(/)在数字0的前面,而冒号字符“:”在数字9的后面。大写字母A~Z对应65~90。小写字母对应97~122。这些情况都代表次边界条件。
                      如果测试进行文本输入或文本转换的软件,在定义数据区间包含哪些值时,参考一下ASCII表是相当明智的。例如,如果测试的文本框只接受用户输入字符A~Z和a~z,就应该在非法区间中包含ASCII表中这些字符前后的值@、[、和{。
                      其他一些边界条件
                      另一种看起来很明显的软件缺陷来源是当软件要求输入时(比如在文本框中),不是没有输入正确的信息,而是根本没有输入任何内容,只按了Enter键。这种情况在产品说明书中常常被忽视,程序员也可能经常遗忘,但是在实际使用中却时有发生。程序员总会习惯性地认为用户要么输入信息,不管是看起来合法的或非法的信息,要么就会选择Cancel键放弃输入,如果没有对空值进行好的处理的话,恐怕程序员自己都不知道程序会引向何方。
                      正确的软件通常应该将输入内容默认为合法边界内的最小值,或者合法区间内的某个合理值,否则,返回错误提示信息。
                      因为这些值通常在软件中进行特殊处理,所以不要把它们与合法情况和非法情况混在一起,而要建立单独的等价区间。
               边界值的选择方法
               边界值分析是一种补充等价划分的测试用例设计技术,它不是选择等价类的任意元素,而是选择等价类边界的测试用例。实践证明,为检验边界附近的处理专门设计测试用例,常常取得良好的测试效果。边界值分析法不仅重视输入条件边界,而且也适用于输出域测试用例。
               对边界值设计测试用例,应遵循以下几条原则:
               ①如果输入条件规定了值的范围,则应取刚达到这个范围的边界的值,以及刚刚超越这个范围边界的值作为测试输入数据。
               ②如果输入条件规定了值的个数,则用最大个数、最小个数、比最小个数少1、比最大个数多1的数作为测试数据。
               ③根据规格说明的每个输出条件,使用前面的原则①。
               ④根据规格说明的每个输出条件,应用前面的原则②。
               ⑤如果程序的规格说明给出的输入域或输出域是有序集合,则应选取集合的第一个元素和最后一个元素作为测试用例。
               ⑥如果程序中使用了一个内部数据结构,则应当选择这个内部数据结构边界上的值作为测试用例。
               ⑦分析规格说明,找出其他可能的边界条件。
 
       黑盒测试
        黑盒测试又称为数据驱动测试、基于规格的测试、输入输出测试或者功能测试。黑盒测试基于产品功能规格说明书,从用户角度针对产品特定的功能和特性进行验证活动,确认每个功能是否得到完整实现,用户能否正常使用这些功能。
        黑盒测试在不知道系统或组件内部结构的情况下进行,不考虑内部逻辑结构,着眼于程序外部结构,在软件接口处进行测试。黑盒测试主要具有如下功能:
        (1)检查程序功能能否按需求规格说明书的规定正常使用,测试各个功能是否有遗漏,检测是否满足性能等特性要求。
        (2)检测人机交互是否错误,检测数据结构或外部数据库访问是否错误,程序是否能适当地接收输入数据而产生正确的输出结果,并保持外部信息(如数据库或文件等)的完整性。
        (3)检测程序初始化和终止方面的错误。
        黑盒测试方法主要有等价类划分、边界值分析、决策表、因果图、错误推测和功能图法等测试方法,本节主要介绍等价类划分、边界值分析、决策表和元素分析法与错误推测法。
               等价类划分
               等价类是指某个输入域的子集合。在该子集合中,测试某等价类的代表值就等于对这一类其他值的测试,对于揭露程序的错误是等效的。因此,将输入的全部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。
               等价类划分有两种情况,即有效等价类和无效等价类。
               (1)有效等价类。对于程序的规格说明来说,它是由合理的、有意义的输入数据构成的集合,利用它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。与有效等价类相反,它是由对程序的规格说明无意义、不合理的输入数据构成的集合。
               测试用例的设计不仅接收合理的数据,也能经受意外的不合理数据的考验,这样才能确保软件具有较高的可靠性。
               分析可能的输入情况,按照如下几条规则对等价类进行划分。
               (1)在输入条件规定了取值范围或值的个数的情况下,确立一个有效等价类和两个无效等价类。
               例如,若输入条件规定了x的取值为1~100的整数,则等价类划分有效等价类1≤x≤100,两个无效等价类分别为x<1或x>100。
               (2)按照数值集合划分。在输入条件规定了输入值的集合或者规定了“必须如何”的条件下,确立一个有效等价类和一个无效等价类。
               例如,输入条件规定了x的取值为偶数,则有效等价类为x的值为偶数,无效等价类为x的值不为偶数的整数。
               (3)输入条件是一个布尔量的情况,确定一个有效等价类和一个无效等价类。
               (4)规定输入数据取一组值(假定n个),并且程序要在对每一个输入值分别处理的情况下,确立n个有效等价类和一个无效等价类。
               例如,分房方案中对教授、副教授、讲师、助教分别计分,则有效类为4个;无效类为1个。
               (5)按照限制条件或规则划分。在规定输入数据必须遵守的规则的情况下,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)。
               例如,C程序设计语言的语法规定.每个语句应以“;”结束,则其有效类有1个,而无效类有若干个(如以“,”结束、以“:”结束、以空格结束等)。
               (6)在确知已划分的等价类中各元素在程序处理方式不同的情况下,再将该等价类进一步划分为更小的等价类。
               等价类划分后,形成等价类表,见下表。
               
               等价类表样式
               根据等价类表,确定测试用例。首先,为每一个等价类规定唯一编号;其次,设计新的测试用例,使其尽可能多地覆盖尚未被覆盖的有效等价类,重复这一步,直到所有的有效等价类都被覆盖为止;最后,设计新的测试用例,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(通常,程序在执行一个错误后不继续检测其他错误,故每次只测一个无效类)。
               边界值分析
               软件测试实践中,大量的错误往往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。例如,数组下标、循环控制变量等边界附近往往出现大量错误。因此,作为等价类划分方法的补充,边界值分析方法不是选择等价类的任意元素,而主要是针对各种边界情况设计测试用例。
               常见的边界值一般具有如下情况:
               (1)对16位的整数而言,32767和-32768是边界。
               (2)屏幕上的光标在最左上、最右下位置是边界。
               (3)报表的第一行和最后一行是边界。
               (4)数组元素的第一个和最后一个是边界。
               (5)循环的第0次、第1次和倒数第2次、最后一次是边界。
               边界值分析法应着重测试的情况,一般选取等价类划分的输入和输出的边界正好等于或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。
               边界值分析方法具有如下原则。
               (1)如果输入条件规定了值的范围,则应选取刚达到范围的边界值,以及刚刚超越边界的值作为测试的输入数据。
               (2)如果输入条件规定了值的个数,则用略低于最小值、最小值、略高于最小值、正常值、略低于最大值、最大值和略高于最大值作为测试数据。
               (3)如果程序规格说明给出的输入域或输出域是有序集合,则应选取集合的第一个元素和最后一个元素作为测试用例。
               决策表
               决策表又称为判定表,用于分析多种逻辑条件下执行不同操作的技术。在程序设计发展的初期,决策表是程序编写的辅助工具。决策表可以把复杂的逻辑关系和多种条件的组合情况表达明确,与高级程序设计语言中的if-else、switch-case等分支结构语句类似,它将条件判断与执行的动作联系起来。但与程序语言中的控制语句不同的是,决策表能将多个独立的条件和多个动作联系清晰地表示出来。
               决策表的组成如下。
               (1)条件桩:列出了问题的所有条件。通常认为,列出的条件次序无关紧要。
               (2)动作桩:列出了问题规定可能采取的操作,这些操作的排列顺序没有约束。
               (3)条件项:列出了针对条件桩的取值在所有可能情况下的真假值。
               (4)动作项:列出了在条件项的各种取值的有机关联情况下应该采取的动作。
               规则即任何条件组合的特定取值及其相应要执行的操作。在决策表中,贯穿条件项和动作项的列就是规则。显然,决策表中列出多少个条件取值,也就有多少个规则,条件项和动作项就有多少列。
               所有条件都是逻辑结果的决策表称为有限条件决策表。如果条件有多个值,则对应的决策表就叫做扩展条目决策表。决策表用来设计测试用例,条件解释为输入,动作解释为输出。
               决策表适合以下特征的应用程序:
               (1)if-then-else分支逻辑输出。
               (2)输入变量之间存在逻辑关系。
               (3)涉及输入变量子集的计算。
               (4)输入和输出之间存在因果关系。
               (5)很高的圈复杂度。
               构造决策表的步骤:
               ①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)。
               ②列出所有的条件桩和动作桩。
               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。
               元素分析法与错误推测法
               元素分析法主要是对测试对象中的各个元素的属性、范围、特点等进行分析,通过对元素的分析,寻找出测试空间和缺陷空间,设计测试用例的方法。
               元素分析法的基本过程如下:
               (1)找出测试对象中的各个元素。
               (2)分析每个元素的特点和属性,确定测试空间与缺陷空间。
               (3)分析元素的组合情况。
               错误推测法是基于经验和直觉的推测,列举出程序中所有可能错误和容易发生错误的特殊情况,有针对性地设计测试用例。
               经验表明,一段程序中已发现的错误数目和尚未发现的错误数目成正比。程序中容易出错的情况如下所示:当输入数据为零时,或者输入或输出的数目允许变化(例如,被检索的或生成的表的项数),或者输入或输出的数目为0和1的情况(例如,表为空或只有一项)等,都较容易发生错误。又如,在单元测试时曾列出许多在模块中常见的错误,以前产品测试中曾经发现的错误等,这些就是经验的总结。
               错误推测法是根据测试人员的经验来确定测试的范围和程度,主要采用如下技术:
               (1)有关软件的设计方法和实现技术。
               (2)有关前期测试阶段结果的知识。
               (3)根据测试类似或相关系统的经验,了解在以前的这些系统中曾在哪些地方出现过缺陷。
               (4)典型的产生错误的情况,如被零除错误等。
               (5)通用的测试经验规则。
 
       边界值分析
        软件测试实践中,大量的错误往往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。例如,数组下标、循环控制变量等边界附近往往出现大量错误。因此,作为等价类划分方法的补充,边界值分析方法不是选择等价类的任意元素,而主要是针对各种边界情况设计测试用例。
        常见的边界值一般具有如下情况:
        (1)对16位的整数而言,32767和-32768是边界。
        (2)屏幕上的光标在最左上、最右下位置是边界。
        (3)报表的第一行和最后一行是边界。
        (4)数组元素的第一个和最后一个是边界。
        (5)循环的第0次、第1次和倒数第2次、最后一次是边界。
        边界值分析法应着重测试的情况,一般选取等价类划分的输入和输出的边界正好等于或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。
        边界值分析方法具有如下原则。
        (1)如果输入条件规定了值的范围,则应选取刚达到范围的边界值,以及刚刚超越边界的值作为测试的输入数据。
        (2)如果输入条件规定了值的个数,则用略低于最小值、最小值、略高于最小值、正常值、略低于最大值、最大值和略高于最大值作为测试数据。
        (3)如果程序规格说明给出的输入域或输出域是有序集合,则应选取集合的第一个元素和最后一个元素作为测试用例。
 
       黑盒测试法
        黑盒测试也称为功能测试,在完全不考虑软件的内部结构和特性的情况下,测试软件的外部特性。进行黑盒测试主要是为了发现以下几类错误:
        (1)是否有错误的功能或遗漏的功能?
        (2)界面是否有误?输入是否正确接收?输出是否正确?
        (3)是否有数据结构或外部数据库访问错误?
        (4)性能是否能够接受?
        (5)是否有初始化或终止性错误?
        常用的黑盒测试技术有等价类划分、边界值分析、错误推测和因果图等。
               等价类划分
               等价类划分法将程序的输入域划分为若干等价类,然后从每个等价类中选取一个代表性数据作为测试用例。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他值。这样就可以用少量代表性的测试用例取得较好的测试效果。等价类划分有两种不同的情况:有效等价类和无效等价类。在设计测试用例时,要同时考虑这两种等价类。
               定义等价类的原则如下:
               (1)在输入条件规定了取值范围或值的个数的情况下,可以定义一个有效等价类和两个无效等价类。
               (2)在输入条件规定了输入值的集合或规定了“必须如何”的条件的情况下,可以定义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,可以定义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,可以定义n个有效等价类和一个无效等价类。
               (5)在规定了输入数据必须遵守的规则的情况下,可定义一个有效等价类(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地划分为更小的等价类。
               定义好等价类之后,建立等价类表,并为每个等价类编号。在设计一个新的测试用例时,使其尽可能多地覆盖尚未覆盖的有效等价类,不断重复,最后使得所有有效等价类均被测试用例所覆盖。然后设计一个新的测试用例,使其只覆盖一个无效等价类。
               边界值分析
               输入的边界比中间更加容易发生错误,因此用边界值分析来补充等价类划分的测试用例设计技术。边界值分析选择等价类边界的测试用例,既注重于输入条件边界,又适用于输出域测试用例。
               对边界值设计测试用例应遵循的原则如下:
               (1)如果输入条件规定了值的范围,则应取刚达到这个范围的边界的值,以及刚刚超越这个范围边界的值作为测试输入数据。
               (2)如果输入条件规定了值的个数,则用最大个数、最小个数、比最小个数少1、比最大个数多1的数据作为测试数据。
               (3)根据规格说明的每个输出条件,使用上述两条原则。
               (4)如果程序的规格说明给出的输入域或输出域是有序集合,则应选取集合的第一个元素和最后一个元素作为测试用例。
               (5)如果程序中使用了一个内部数据结构,则应当选择这个内部数据结构边界上的值作为测试用例。
               (6)分析规格说明,找出其他可能的边界条件。
               错误推测
               错误推测是基于经验和直觉推测程序中所有可能存在的各种错误,从而有针对性地设计测试用例的方法。其基本思想是列举出程序中所有可能有的错误和容易发生错误的特殊情况,根据它们选择测试用例。
               因果图
               因果图法是从自然语言描述的程序规格说明中找出因(输入条件)和果(输出或程序状态的改变),通过因果图转换为判定表。
               利用因果图导出测试用例需要经过以下几个步骤:
               (1)分析程序规格说明的描述中,哪些是原因,哪些是结果。原因常常是输入条件或是输入条件的等价类,而结果是输出条件。
               (2)分析程序规格说明的描述中语义的内容,并将其表示成连接各个原因与各个结果的“因果图”。
               (3)标明约束条件。由于语法或环境的限制,有些原因和结果的组合情况是不可能出现的。为表明这些特定的情况,在因果图上使用若干个标准的符号标明约束条件。
               (4)把因果图转换成判定表。
               (5)为判定表中每一列表示的情况设计测试用例。
               这样生成的测试用例(局部,组合关系下的)包括了所有输入数据的取“真”和取“假”的情况,构成的测试用例数据达到最少,且测试用例数据随输入数据数目的增加而增加。


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