一个程序的功能说明通常由动态说明和静态说明组成。动态说明描述了输入数据的次序或转移的次序。静态说明描述了输入条件与输出条件之间的对应关系。对于较复杂的程序，由于存在大量的组合情况，因此，仅用静态说明组成的规格说明对于测试来说往往是不够的。必须用动态说明来补充功能说明。功能图方法是用功能图FD 形式化地表示程序的功能说明，并机械地生成功能图的测试用例。 功能图模型由状态迁移图和逻辑功能模型构成。状态迁移图用于表示输入数据序列以及相应的输出数据。在状态迁移图中，由输入数据和当前状态决定输出数据和后续状态。逻辑功能模型用于表示在状态中输入条件和输出条件之间的对应关系。逻辑功能模型只适合于描述静态说明，输出数据仅由输入数据决定。测试用例则是由测试中经过的一系列状态和在每个状态中必须依靠输入/输出数据满足的一对条件组成。功能图方法其实是是一种黑盒白盒混合用例设计方法。

　　（功能图方法中，要用到逻辑覆盖和路径测试的概念和方法，其属白盒测试方法中的内容。逻辑覆盖是以程序内部的逻辑结构为基础的测试用例设计方法。该方法要求测试人员对程序的逻辑结构有清楚的了解。由于覆盖测试的目标不同，逻辑覆盖可分为:语句覆盖，判定覆盖，判定-条件覆盖，条件组合覆盖及路径覆盖。下面我们指的逻辑覆盖和路径是功能或系统水平上的，以区别与白盒测试中的程序内部的。）

　　1、功能图

　　功能图由状态迁移图和布尔函数组成。状态迁移图用状态和迁移来描述。一个状态指出数据输入的位置（或时间），而迁移则指明状态的改变。同时要依靠判定表或因果图表示的逻辑功能。例，一个简化的自动出纳机ATM的功能图。

　　2、测试用例生成方法

　　从功能图生成测试用例，得到的测试用例数是可接受的。 问题的关键的是如何从状态迁移图中选取测试用例。 若用节点代替状态，用弧线代替迁移，则状态迁移图就可转化成一个程序的控制流程图形式。问题就转化为程序的路径测试问题（如白盒测试）问题了。

　　3、测试用例生成规则

　　为了把状态迁移（测试路径）的测试用例与逻辑模型（局部测试用例）的测试用例组合起来，从功能图生成实用的测试用例，须定义下面的规则。在一个结构化的状态迁移（SST）中，定义三种形式的循环:顺序，选择和重复。但分辨一个状态迁移中的所有循环是有困难的。（其表示图形省略）。

　　4、从功能图生成测试用例的过程

　　1)生成局部测试用例:在每个状态中，从因果图生成局部测试用例。局部测试用例由原因值（输入数据）组合与对应的结果值（输出数据或状态）构成。

　　2)测试路径生成:利用上面的规则（三种）生成从初始状态到最后状态的测试路径。

　　3)测试用例合成:合成测试路径与功能图中每个状态中的局部测试用例。结果是初始状态到最后状态的一个状态序列，以及每个状态中输入数据与对应输出数据的组合。

　　5、测试用例的合成算法:采用条件构造树。

　　二、实战演习

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1. Myers提出了使用各种测试方法的综合策略：

　　1.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。

　　2.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）。

　　3.因果图介绍

　　1) 4种符号分别表示了规格说明中向4种因果关系。

  　2) 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）。

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

　　4. 因果图概念

　　1) 关系

　　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。

　　 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。

　　A.输入条件的约束有以下4类：

　　① 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。

　　④ 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。

　　B.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。

　　5. 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。

　　5) 把判定表的每一列拿出来作为依据,设计测试用例。

　　1. 定义：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。

　　2. 错误推测方法的基本思想：

　　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,根据他们选择测试用例。

　　1) 例如, 输入数据和输出数据为0的情况；输入表格为空格或输入表格只有一行。 这些都是容易发生错误的情况。可选择这些情况下的例子作为测试用例。

　　2) 例如，前面例子中成绩报告的程序，采用错误推测法还可补充设计一些测试用例：

　　I.程序是否把空格作为回答

　　II. 在回答记录中混有标准答案记录

　　III.除了标题记录外，还有一些的记录最后一个字符即不是2也不是3

　　IV.有两个学生的学号相同

　　V. 试题数是负数。

　　3) 再如，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：

　　I.输入的线性表为空表；

　　II. 表中只含有一个元素；

　　III.输入表中所有元素已排好序；

　　IV.输入表已按逆序排好；

　　V. 输入表中部分或全部元素相同。

　　二. 实战演习

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　　1. 定义：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。

　　2. 与等价划分的区别

　　1) 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。

　　2) 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。

　　3. 边界值分析方法的考虑：

　　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。

　　4. 常见的边界值

　　1) 对16-bit 的整数而言 32767 和 -32768 是边界

　　2) 屏幕上光标在最左上、最右下位置

　　3) 报表的第一行和最后一行

　　4) 数组元素的第一个和最后一个

　　5) 循环的第 0 次、第 1 次和倒数第 2 次、最后一次

　　5. 边界值分析

　　1) 边界值分析使用与等价类划分法相同的划分，只是边界值分析假定错误更多地存在于划分的边界上，因此在等价类的边界上以及两侧的情况设计测试用例。

　　例：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。

　　2) 等价类划分：

　　I.可以考虑作出如下划分：

　　a、输入 (i)<0 和 (ii)>=0

　　b、输出 (a)>=0 和 (b) Error

　　II.测试用例有两个：

　　a、输入4，输出2。对应于 (ii) 和 (a) 。

　　b、输入-10，输出0和错误提示。对应于 (i) 和 (b) 。

　　3) 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：

　　a、输入 {最小负实数}

　　b、输入 {绝对值很小的负数}

　　c、输入 0

　　d、输入 {绝对值很小的正数}

　　e、输入 {最大正实数}

　　4) 通常情况下，软件测试所包含的边界检验有几种类型：数字、字符、位置、重量、大小、速度、方位、尺寸、空间等。

　　5) 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。

　　6) 利用边界值作为测试数据

　　1.定义

　　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。该方法是一种重要的,常用的黑盒测试用例设计方法。

　　2.划分等价类：

　　等价类是指某个输入域的子集合。在该子集合中,各个输入数据对于揭露程序中的错误都是等效的，并合理地假定：测试某等价类的代表值就等于对这一类其它值的测试，因此,可以把全部输入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。等价类划分可有两种不同的情况：有效等价类和无效等价类。

　　1)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。利用有效等价类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

　　与有效等价类的定义恰巧相反。无效等价类指对程序的规格说明是不合理的或无意义的输入数据所构成的集合。对于具体的问题，无效等价类至少应有一个，也可能有多个。

　　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。

　　3.划分等价类的标准：

　　1)完备测试、避免冗余;

　　2)划分等价类重要的是：集合的划分，划分为互不相交的一组子集，而子集的并是整个集合;

　　3)并是整个集合：完备性;

　　4)子集互不相交：保证一种形式的无冗余性;

　　5)同一类中标识（选择）一个测试用例，同一等价类中，往往处理相同，相同处理映射到"相同的执行路径"。

　　4.划分等价类的方法

　　1)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；

　　2)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；

　　3)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。

　　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。

　　5)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）；

　　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的划分为更小的等价类。

　　5.设计测试用例

　　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：

　　1)为每一个等价类规定一个唯一的编号；

　　2)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；

　　3)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。一.方法简介

　　1. 概述

　　2. 测试用例基本概念

　　2.1. 测试用例的定义

　　2.2. 测试用例的特征

　　2.3. 测试用例组成元素

　　2.4. 测试用例设计原则

　　3. 测试用例设计方法

　　3.1. 等价类划分方法

　　3.2. 边界值分析方法

　　3.3. 错误推测方法

　　3.4. 因果图方法

　　3.5. 判定表驱动分析方法

　　3.6. 正交实验设计方法

　　3.7. 功能图分析方法

　　3.8. 场景设计方发

　　4. 测试用例设计综合策略

　　1.概述

　　Grenford J. Myers在《The Art of Software Testing》一书中提出：一个好的测试用例是指很可能找到迄今为止尚未发现的错误的测试，由此可见测试用例设计工作在整个测试过程中的地位，我们不能只凭借一些主观或直观的想法来设计测试用例，应该要以一些比较成熟的测试用例设计方法为指导，再加上设计人员个人的经验积累来设计测试用例，二者相结合应该是非常完美的组合。本文所介绍的测试用例设计方法对于测试设计人员将是一个很好的方法指导，当然看完本文也未必能设计出好的测试用例，有了好的方法作为指导后需要更多的实践经验加以巩固和提炼。只有将测试设计思想与丰富的实践经验相融合才能设计出高质量的测试用例，相信你行！

　　本文描述的范围：测试用例基本概念、测试用例设计方法、测试用例设计综合策略。

　　关键词：测试用例、等价类划分、边界值分析、错误推测、因果图、判定表驱动分析、正交实验、功能图分析、场景设计

　　读者对象：测试设计人员、测试人员

　　参考文献：

　　1. 《计算机软件测试技术》 郑人杰

　　2. 《The Art of Software Testing》 Grenford J. Myers

　　2.测试用例基本概念

　　2.1.测试用例的定义

　　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。

　　2.2.测试用例的特征

　　1.最有可能抓住错误的；

　　2.不是重复的、多余的；

　　3.一组相似测试用例中最有效的；

　　4.既不是太简单，也不是太复杂。

　　2.3.测试用例组成元素

　　1.用例ID；

　　2.用例名称；

　　3.测试目的；

　　4.测试级别；

　　5.参考信息；

　　6.测试环境；

　　7.前提条件；

　　8.测试步骤；

　　9.预期结果；

　　10.设计人员。

　　2.4.测试用例设计原则

　　1.测试用例的代表性：能够代表并覆盖各种合理的和不合理的、合法的和非法的、边界的和越界的以及极限的输入数据、操作和环境设置等。

　　2.测试结果的可判定性：即测试执行结果的正确性是可判定的，每一个测试用例都应有相应的期望结果。

　　3.测试结果的可再现性：即对同样的测试用例，系统的执行结果应当是相同的。