测试用例设计之因果图

1. 因果图的具体介绍

1.1. 为什么么需要因果图

在黑盒测试中，等价类划分或边界值分析法只考虑了不同的输入和不同的输出之间的关系。但是如果是各个输入条件之间有很复杂的组合，这二种设计方法都很难用一个系统的方法进行描述，设计测试用例只能依靠测试人员主观的猜测或者分析，具有很大的盲目性。

让我们先来看一个简单的例子。

假设某个软件需求文档中有这样的说明：

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。

先用等价类来分析，第一列会有三个输入：A、B、非(A B)的字符。第二列字符有二个输入：数字、非数字（为了简便起见，有关数字再细化的问题不做讨论）。这是一个根据理论进行分析的过程。但是做完了这一步，并不能得出输出。也就是说如何分析第一列和第二列的关系，没有明确的理论指导。实际操作过程中，各个测试人员可能会设计出不同的测试用例。

这个例子还仅仅是一个2个输入条件之间有关系，如果到更复杂的应用中，可能会更多。如果没有一种方法指导我们的思想，测试用例就会很不全面。

而因果图正好弥补了上述缺点。我们先来看一下什么叫因果图。因果图是一种形式化的语言（以图的形式表现），它不仅描述了原因和结果之间的关系，也描述了各个原因之间、各个结果之间复杂关系的组合。在这里，因就是程序的输入条件，而果则是程序的输出。正确的使用因果图可以对很复杂的功能逻辑进行分析，设计出高效而简洁的测试用例。

1.2. 因果图概念介绍

1.2.1. 因果图法的定义

    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。

1.2.2. 布尔逻辑运算符

三种常用的运算符是NOT、AND、OR。还有两种比较少用的是NAND、NOR。再加上恒等，这六种符号是描述原因和结果之间的逻辑关系的。

下面以图的形式详细说明6种因果逻辑。c表示原因，e表示结果。

n 恒等：如果原因为真，那么结果必定为真。

n 与：只有2个原因都为真，那么结果为真。

n 或：2个原因中有一个为真时，结果就为真。

n 非：只有原因为假，结果才为真。

n 与非：先与后非。

n 或非：先或后非。

1.2.3. 因果图的约束关系表示法

因果图中有4种符号描述原因之间的约束关系，1种符号描述结果之间的约束关系。下面分别介绍：

n 排他性约束：各个原因之间不能同时为真，但可以同时为假。举个例子，小明同学不可能同时属于A班和B班，但可能既不是A班的，也不是B班的，而是C班的。

n 包含性约束：各个原因中总有一个为真。即可以同时为真，但不可以同时为假。举个例子，支付宝买家付款时，有个输入条件（既原因）是余额支付、网银支付，买家可以选择单独余额支付或者单独网银支付，也可以同时选择余额支付和网银支付2种方式。但是不可以选择不支付。

n 必要性约束：当原因a为真时，原因b必须同时为真；但是原因b为真时，原因a既可以为真，也可以为假。举数字证书的例子：现有的业务规则下，如果申请了数字证书（原因a），那么该用户必然通过了支付宝认证（原因b）。反之，如果用户通过了支付宝认证，那么不一定申请了数字证书（a）。

n 唯一性约束：有且只有原因a和原因b中的一个为真。非此即彼，不存在第三种情况。举例来说，人的性别不是男，就是女，不会存在既不是男也不是女的人。

n 掩码标记（结果约束）：如果结果b为真，那么结果a一定为假，如果结果b为假，则结果a的状态不定。还拿支付宝来举例子，先给出两个结果：安全控件运行正常（a），无法输入登陆密码（b）。如果无法输入登陆密码，那么可以判断是安全控件没有正常运行，反过来，如果可以输入登陆密码，则不能确定安全控件一定工作正常，有可能是用了FireFox浏览器访问Alipay的。

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