测试用例设计—边界值分析法【烟三出品】
上一篇 / 下一篇 2008-07-06 22:36:09 / 个人分类：测试理论
1．相关概念
1.1 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。
边界值分析（Boundary Value Analysis，BVA）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，在设计测试用例时，对边界附近的处理必须给予足够的重视，为检验边界附近的处理专门设计测试用例，常常可以取得良好的测试效果。BVA不仅重视输入条件边界，而且也从输出域导出测试用例。
1.2 边界点
边界值的取值依据输入的范围区间不同而有所不同，但是都需要用到上点值、离点值和内点值，只是取点的位置不同。
边界点分为上点、内点和离点。
上点，就是边界上的点，不管它是开区间还是闭区间，就是说，如果该点是封闭的，那上点就在域范围内，如果该点是开放的，那上点就在域范围外；
内点，就是在域范围内的任意一个点；
离点，就是离上点最近的一个点，如果边界是封闭的，那离点就是域范围外离上点最近的点，如果边界是开放的，那离点就是域范围内离上点最近的点
举例：
闭区间[1，10]的上点为1和10，离点是0和11，在域范围内的都是内点；
开区间（1，10）的上点为1和10，离点是2和9，在域范围内的都是内点；
半开半闭区间(1，10]的上点为1和10，离点是2和11，在域范围内的都是内点；
2．与等价类划分法的区别
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，还要考虑输出产生的测试情况。
3)、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TestAge
--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。
等价类划分：
1、可以考虑作出如下划分：
a、输入 (i)>=0 b、输入 (i)<0
2、测试用例有两个：
a、输入4，输出2。对应于 (a)
b、输入-10，输出错误提示。对应于 (b)
边界值分析：
划分(a)的边界为0和最大正实数；划分(b)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}
3．边界类型
3.1 边界条件
可以在产品说明书中有定义或者在使用软件过程中确定。
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。
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。
利用边界值作为测试数据
| 项 | 边界值 | 测试用例的设计思路 |
| 字符 | 起始-1个字符/结束+1个字符 | 假设一个文本输入区域允许输入1个到255个 字符，输入1个和255个字符作为有效等价类；输入0个和256个字符作为无效等价类，这几个数值都属于边界条件值。 |
| 数值 | 最小值-1/最大值+1 | 假设某软件的数据输入域要求输入5位的数据值，可以使用10000作为最小值、99999作为最大值；然后使用刚好小于5位和大于5位的 数值来作为边界条件。 |
| 空间 | 小于空余空间一点/大于满空间一点 | 例如在用U盘存储数据时，使用比剩余磁盘空间大一点（几KB）的文件作为边界条件。 |
3.2 次边界条件
在软件内部，也称为内部边界条件
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。
内部边界值条件主要有下面几种：
A、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。
项 | 范围或值 |
位（bit） | 0 或 1 |
字节（byte） | 0 ~ 255 |
字（word） | 0~65535（单字）或 0~4294967295（双字） |
千（K） | 1024 |
兆（M） | 1048576 |
吉（G） | 1073741824 |
B、字符的边界值检验：在计算机软件中，字符也是很重要的表示元素，其中ASCII和Unicode是常见的编码方式。下表中列出了一些常用字符对应的ASCII码值。
字符 | ASCII码值 | 字符 | ASCII码值 |
空 (null) | 0 | A | 65 |
空格 (space) | 32 | a | 97 |
斜杠 ( / ) | 47 | Z | 90 |
0 | 48 | z | 122 |
冒号 ( : ) | 58 | 单引号 ( ‘ ) | 96 |
@ | 64 |
|
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C、其它边界值检验
举例：一个人口分布统计系统，在录入年份时，页面年份的检查范围是：[1900，2006]。该范围以内的没问题，范围外的给出提示。如果数据库采用的MySQL，年份字段类型为Year，那么该检查范围就有问题，因为Year的范围为[1901，2155]，当输入年份1900保存，数据库中的数据为0000。
因此页面年份的检查范围应为[1901，2006]。内部的边界条件为：[1901，2155]。
3.3 其他边界条件
如：输入信息为空（对于此类问题应建立单独的等价类空间）、非法、错误、不正确和垃圾数据。
4．边界值分析方法的原则
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。
例如，如果程序的规格说明中规定："重量在10公斤至50公斤范围内的邮件，其邮费计算公式为……"。作为测试用例，我们应取10及50，还应取10.01,49.99,9.99及50.01等。
2)、如果输入条件规定了值的个数,则用最大个数,最小个数,比最小个数少一,比最大个数多一的数作为测试数据。
例如，一个输入文件应包括1~255个记录，则测试用例可取1和255，还应取0及256等。
3)、将规则1）和2）应用于输出条件，即设计测试用例使输出值达到边界值及其左右的值。
例如，一信息检索系统，要求每次“最少显示1条、最多显示4条情报摘要”，这时我们应考虑的测试用例包括1和4，还应包括0和5等。（也就是无结果及超过显示条数的情况）
4)、如果程序规格说明中提到的输入或输出域是个有序的集合（如顺序文件、表格等），就应注意选取有序集的第一个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的边界上的值作为测试用例。
6)、分析规格说明，找出其它可能的边界条件。
5. 边界值分析法优点及缺点
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。
不过边界值分析法与等价类划分法一样，没有考虑输入之间的组合情况，因此需要进一步结合其他测试用例设计方法。
相关阅读:
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