1、黑盒測試的概念

1、什么是黑盒測試

（1）黑盒測試又稱功能測試、數(shù)據(jù)驅(qū)動測試或基于規(guī)格說明書的測試，是一種從用戶觀點出發(fā)的測試。

（2）測試人員把被測程序當(dāng)作一個黑盒子。

2、黑盒測試主要測試的錯誤類型有

（1）不正確或遺漏的功能

（2）接口、界面錯誤

（3）性能錯誤

（4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)訪問錯誤

（5）初始化或終止條件錯誤等等

3、黑盒測試用于回答以下問題

（1）如何測試功能的有效性？

（2）何種類型的輸入會產(chǎn)生好的測試用例？

（3）系統(tǒng)是否對特定的輸入值尤其敏感？

（4）如何分隔數(shù)據(jù)類的邊界？

（5）系統(tǒng)能夠承受何種數(shù)據(jù)率和數(shù)據(jù)量？

（6）特定類型的數(shù)據(jù)組合會對系統(tǒng)產(chǎn)生何種影響？

4、運(yùn)用黑盒測試方法，可以導(dǎo)出滿足以下標(biāo)準(zhǔn)的測試用例集

（1）所設(shè)計的測試用例能夠減少達(dá)到合理測試所需的附加測試用例數(shù)。

（2）所設(shè)計的測試用例能夠告知某些類型錯誤的存在或不存在，而不是僅僅與特定測試相關(guān)的錯誤。

5、用黑盒測試發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，必須在所有可能的輸入條件和輸出條件中確定測試數(shù)據(jù)，來檢查程序是否都能產(chǎn)生正確的輸出。但這是不可能的，因為窮舉測試數(shù)量太大，無法完成。

2、黑盒測試的實施過程

1、測試計劃階段

2、測試設(shè)計階段 - 依據(jù)程序需求規(guī)格說明書或用戶手冊，按照一定規(guī)范化的方法進(jìn)行軟件功能劃分和設(shè)計測試用例。

3、測試執(zhí)行階段 - 按照設(shè)計的測試用例執(zhí)行測試、自由測試（作為測試用例測試的補(bǔ)充）。

4、測試總結(jié)階段

3、黑盒測試的數(shù)學(xué)知識

1、集合論

（1）集合與成員

M30 ={ 4月，6月，9月，11月}

（2）集合的定義

列出集合元素 如M30

給出集合元素判定規(guī)則 - 如 Y={年| 1900<年<2199}

（3）空集的表示

Φ

Φ ＝ {年：1812≤年≤2022}

Φ， {φ} 是不同的

（4）集合的關(guān)系

A 是 B 的 子集 A í B

A 是 B 的 真子集 A ì B

A 和 B 是 相等集合A=B

（5）集合的劃分

A1，A2，…，An是集合A的子集

A1，A2，…，An是集合A的一個劃分

A1∪A2∪…∪An=A 且Ai ∩Aj…= Φ (i != j)

（6）測試

完備性

無冗余性

2、函數(shù)

（1）任何程序都可以看成將其輸出與輸入關(guān)聯(lián)起來的函數(shù)，因此函數(shù)是開發(fā)測試的核心概念。

1－1函數(shù)

多對1函數(shù)

（2）程序?qū)崿F(xiàn)的功能大多數(shù)是多對一的函數(shù) - 這對測試很重要（多對一測試可選代表等價類1對1，功能相似也可分等價類）。

4、測試用例設(shè)計技術(shù)

4.1、等價類劃分方法

1、劃分等價類

（1）有效等價類 - 是指對于程序的規(guī)格說明來說是合理的，有意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。利用有效等價類可檢驗程序是否實現(xiàn)了規(guī)格說明中所規(guī)定的功能和性能。

（2）無效等價類 - 無效等價類指對程序的規(guī)格說明是不合理的或無意義的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合。

2、劃分等價類的標(biāo)準(zhǔn)

（1）完備測試、避免冗余

（2）劃分等價類重要的是

a.并是整個集合 - 完備性

b.子集互不相交 - 保證一種形式的無冗余性

（3）同一類中標(biāo)識（選擇）一個測試用例，同一等價類中，往往處理相同，相同處理映射到“相同的執(zhí)行路徑”。

3、劃分等價類的方法 - 六條確定等價類的原則

（1）在輸入條件規(guī)定了取值范圍或值的個數(shù)的情況下，則可以確立一個有效等價類和兩個無效等價類。

（2）在輸入條件規(guī)定了輸入值的集合或者規(guī)定了“必須如何”的條件的情況下，可確立一個有效等價類和一個無效等價類。

（3）在輸入條件是一個布爾量的情況下，可確定一個有效等價類和一個無效等價類。

（4）在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)的一組值（假定n個），并且程序要對每一個輸入值分別處理的情況下，可確立n個有效等價類和一個無效等價類。

（5）在規(guī)定了輸入數(shù)據(jù)必須遵守的規(guī)則的情況下，可確立一個有效等價類（符合規(guī)則）和若干個無效等價類（從不同角度違反規(guī)則）。

（6）在確知已劃分的等價類中各元素在程序處理中的方式不同的情況下，則應(yīng)再將該等價類進(jìn)一步的劃分為更小的等價類。

4、設(shè)計測試用例

（1）在確立了等價類后，可建立等價類表，列出所有劃分出的等價類輸入條件。

a.有效等價類

b.無效等價類

（2）劃分出的等價類中按以下三個原則設(shè)計測試用例

a.為每一個等價類規(guī)定一個唯一的編號。

b.設(shè)計一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未被覆蓋地有效等價類，重復(fù)這一步，直到所有的有效等價類都被覆蓋為止。

c.設(shè)計一個新的測試用例，使其僅覆蓋一個尚未被覆蓋的無效等價類，重復(fù)這一步，直到所有的無效等價類都被覆蓋為止。

5、舉例

例：某程序規(guī)定：“輸入三個整數(shù) a 、 b 、 c 分別作為三邊的邊長構(gòu)成三角形。通過程序判定所構(gòu)成的三角形的類型，當(dāng)此三角形為一般三角形、等腰三角形及等邊三角形時，分別作計算 … ”。用等價類劃分方法為該程序進(jìn)行測試用例設(shè)計

分析題目中給出和隱含的對輸入條件的要求

（1）整數(shù) （2）三個數(shù) （3）非零數(shù) （4）正數(shù) （5）兩邊之和大于第三邊 （6）等腰 （7）等邊

如果 a 、 b 、 c 滿足條件（ 1 ） ~ （ 4 ），則輸出下列四種情況之一：

a.如果不滿足條件（5），則程序輸出為 “ 非三角形 ”。

b.如果三條邊相等即滿足條件（7），則程序輸出為 “ 等邊三角形 ”。

c.如果只有兩條邊相等、即滿足條件（6），則程序輸出為 “ 等腰三角形 ”。

d.如果三條邊都不相等，則程序輸出為 “ 一般三角形 ”。

6、NextDate 函數(shù)等價類測試用例

（1）NextDate 函數(shù)包含三個變量

month

day

year

（2）要求輸入變量 month 、 day 和 year 均為整數(shù)值，并且滿足下列條件

1≤month≤12

1≤day≤31

1920≤year≤2050

（3）有效等價類為

M1＝{月份：1≤月份≤12}

D1＝{日期：1≤日期≤31}

Y1＝{年：1812≤年≤2012}

（4）無效等價類為

M2＝{月份：月份<1}

M3＝{月份：月份>12}

D2＝{日期：日期<1}

D3＝{日期：日期>31}

Y2＝{年：年<1812}

Y3＝{年：年>2012}

4.2、邊界值分析法

1、邊界值分析方法是對等價類劃分方法的補(bǔ)充

（1）邊界值分析方法的考慮

a.大量的錯誤是發(fā)生在輸入或輸出范圍的邊界上，而不是發(fā)生在輸入輸出范圍的內(nèi)部.因此針對各種邊界情況設(shè)計測試用例，可以查出更多的錯誤。

b.使用邊界值分析方法設(shè)計測試用例，首先應(yīng)確定邊界情況。

（2）基于邊界值分析方法選擇測試用例的原則

a.如果輸入條件規(guī)定了值的范圍，則應(yīng)取剛達(dá)到這個范圍的邊界的值，以及剛剛超越這個范圍邊界的值作為測試輸入數(shù)據(jù)。

b.如果輸入條件規(guī)定了值的個數(shù)，則用最大個數(shù)，最小個數(shù)，比最小個數(shù)少一，比最大個數(shù)多一的數(shù)作為測試數(shù)據(jù)。

c.將規(guī)則1）和2）應(yīng)用于輸出條件，即設(shè)計測試用例使輸出值達(dá)到邊界值及其左右的值。

d.如果程序的規(guī)格說明給出的輸入域或輸出域是有序集合，則應(yīng)選取集合的第一個元素和最后一個元素作為測試用例。

e.如果程序中使用了一個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則應(yīng)當(dāng)選擇這個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的邊界上的值作為測試用例。

f.分析規(guī)格說明，找出其它可能的邊界條件。

2、與等價劃分的區(qū)別

（1）邊界值分析不是從某等價類中隨便挑一個作為代表，而是使這個等價類的每個邊界都要作為測試條件。

（2）邊界值分析不僅考慮輸入條件，還要考慮輸出空間產(chǎn)生的測試情況。

4.3、錯誤推測法

1、錯誤推測法 - 基于經(jīng)驗和直覺推測程序中所有可能存在的各種錯誤， 從而有針對性的設(shè)計測試用例的方法。

2、錯誤推測方法的基本思想 - 列舉出程序中所有可能有的錯誤和容易發(fā)生錯誤的特殊情況，根據(jù)他們選擇測試用例。

3、采用錯誤推測法還可補(bǔ)充設(shè)計一些測試用例。

4、測試一個對線性表（比如數(shù)組）進(jìn)行排序的程序，可推測列出以下幾項需要特別測試的情況。

（1）輸入的線性表為空表

（2）表中只含有一個元素

（3）輸入表中所有元素已排好序

（4）輸入表已按逆序排好

（5）輸入表中部分或全部元素相同

4.4、因果圖方法

1、因果圖方法

（1）等價類劃分方法和邊界值分析方法，都是著重考慮輸入條件，但未考慮輸入條件之間的聯(lián)系， 相互組合等。

（2）考慮輸入條件之間的相互組合，可能會產(chǎn)生一些新的情況. 但要檢查輸入條件的組合不是一件容易的事情， 即使把所有輸入條件劃分成等價類，他們之間的組合情況也相當(dāng)多. 因此必須考慮采用一種適合于描述對于多種條件的組合，相應(yīng)產(chǎn)生多個動作的形式來考慮設(shè)計測試用例。

（3）采用因果圖方法能夠幫助我們按一定步驟，高效率地選擇測試用例，同時還能為我們指出，程序規(guī)格說明描述中存在著什么問題。

（4）利用因果圖生成測試用例的基本步驟

a.分析軟件規(guī)格說明描述中， 那些是原因(即輸入條件或輸入條件的等價類)，那些是結(jié)果(即輸出條件)， 并給每個原因和結(jié)果賦予一個標(biāo)識符。

b.分析軟件規(guī)格說明描述中的語義.找出原因與結(jié)果之間， 原因與原因之間對應(yīng)的關(guān)系。根據(jù)這些關(guān)系，畫出因果圖。

c.由于語法或環(huán)境限制， 有些原因與原因之間，原因與結(jié)果之間的組合情況不不可能出現(xiàn). 為表明這些特殊情況， 在因果圖上用一些記號表明約束或限制條件。

d.把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表。

e.把判定表的每一列拿出來作為依據(jù)，設(shè)計測試用例。

2、因果圖介紹

（1）4種符號分別表示了規(guī)格說明中向4種因果關(guān)系

a.恒等

b.與

c.或

d.非

（2）因果圖中使用了簡單的邏輯符號，以直線聯(lián)接左右結(jié)點。左結(jié)點表示輸入狀態(tài)（或稱原因），右結(jié)點表示輸出狀態(tài)（或稱結(jié)果）。

（3）Ci表示原因，通常置于圖的左部；ei表示結(jié)果，通常在圖的右部。ci和ei均可取值0或1，0表示某狀態(tài)不出現(xiàn)，1表示某狀態(tài)出現(xiàn)。

3、因果圖概念

（1）關(guān)系

恒等：若ci是1，則ei也是1；否則ei為0

與：若c1和c2都是1，則ei為1；否則ei為0。“與”也可有任意個輸入

或：若c1或c2或c3是1，則ei是1；否則ei為0?！盎颉笨捎腥我鈧€輸入

非：若ci是1，則ei是0；否則ei是1

（2）約束

a.輸入狀態(tài)相互之間還可能存在某些依賴關(guān)系，稱為約束。

b.某些輸入條件本身不可能同時出現(xiàn)。輸出狀態(tài)之間也往往存在約束。

c.在因果圖中，用特定的符號標(biāo)明這些約束。

（3）輸入條件的約束有以下4類

E約束（異）：a和b中至多有一個可能為1，即a和b不能同時為1。

I約束（或）：a、b和c中至少有一個必須是1，即 a、b 和c不能同時為0。

O約束（唯一）：a和b必須有一個，且僅有1個為1。

R約束（要求）：a是1時，b必須是1，即不可能a是1時b是0。

（4）輸出條件約束類型

輸出條件的約束只有M約束（強(qiáng)制）：若結(jié)果a是1，則結(jié)果b強(qiáng)制為0。

4、因果圖方法小結(jié)

（1）因果圖方法是一個非常有效的黑盒測試方法，它能夠生成沒有重復(fù)性的且發(fā)現(xiàn)錯誤能力強(qiáng)的測試用例，而且對輸入、輸出同時進(jìn)行了分析。

（2）從因果圖生成的測試用例（局部，組合關(guān)系下的）包括了所有輸入數(shù)據(jù)的取TRUE與取FALSE的情況，構(gòu)成的測試用例數(shù)目達(dá)到最少，且測試用例數(shù)目隨輸入數(shù)據(jù)數(shù)目的增加而線性地增加。

（3）如果哪個開發(fā)項目在設(shè)計階段就采用了判定表，也就不必再畫因果圖，而是可以直接利用判定表設(shè)計測試用例了。

4.5、判定表驅(qū)動測試方法

1、判定表組成 - 判定表通常由四個部分組成

（1）條件樁 - 列出了問題的所有條件，通常認(rèn)為列出得條件的次序無關(guān)緊要。

（2）動作樁 - 列出了問題規(guī)定可能采取的操作，這些操作的排列順序沒有約束。

（3）條件項 - 列出針對它左列條件的取值，在所有可能情況下的真假值。

（4）動作項 - 列出在條件項的各種取值情況下應(yīng)該采取的動作。

2、規(guī)則及規(guī)則合并

（1）規(guī)則

a.任何一個條件組合的特定取值及其相應(yīng)要執(zhí)行的操作稱為規(guī)則。

b.在判定表中貫穿條件項和動作項的一列就是一條規(guī)則。

c.顯然，判定表中列出多少組條件取值，也就有多少條規(guī)則，既條件項和動作項有多少列。

（2）化簡

就是規(guī)則合并有兩條或多條規(guī)則具有相同的動作，并且其條件項之間存在著極為相似的關(guān)系。

3、判定表的建立步驟

（1）確定規(guī)則的個數(shù).假如有n個條件。每個條件有兩個取值（0，1），故有2n種規(guī)則。

（2）列出所有的條件樁和動作樁。

（3）填入條件項。

（4）填入動作項。等到初始判定表。

（5）簡化.合并相似規(guī)則（相同動作）。

4、NextData函數(shù)的精簡決策表

（1）NextData函數(shù)的精簡決策表

M1＝{月份， 每月有30天}

M2＝{月份， 每月有31天}

M3＝{月份， 2月}

D1＝{日期，1～28}

D2＝{日期，29}

D3＝{日期，30}

D4＝{日期，31}

Y1 ＝{年：年是閏年}

Y2 ＝{年：年不是閏年}

（2）改進(jìn)為

M1＝{月份：每月有30天}

M2＝{月份：每月有31天， 12月除外}

M4＝{月份：12月}

M3＝{月份：2月}

D1＝{日期：1<=日期<=27}

D2＝{日期：28}

D3＝{日期：29}

D4＝{日期：30}

D5＝{日期：31}

Y1 ＝{年：年是閏年}

Y2 ＝{年：年不是閏年}

5、判定表在功能測試中的應(yīng)用

（1）一些軟件的功能需求可用判定表表達(dá)得非常清楚，在檢驗程序的功能時判定表也就成為一個不錯的工具。

（2）判定表的優(yōu)點和缺點

a.優(yōu)點 - 它能把復(fù)雜的問題按各種可能的情況一一列舉出來，簡明而易于理解，也可避免遺漏。

b.缺點 - 不能表達(dá)重復(fù)執(zhí)行的動作，例如循環(huán)結(jié)構(gòu)。

（3）B. Beizer 指出了適合使用判定表設(shè)計測試用例的條件

a.規(guī)格說明以判定表形式給出，或很容易轉(zhuǎn)換成判定表。

b.條件的排列順序不會也不影響執(zhí)行哪些操作。

c.規(guī)則的排列順序不會也不影響執(zhí)行哪些操作。

d.每當(dāng)某一規(guī)則的條件已經(jīng)滿足，并確定要執(zhí)行的操作后，不必檢驗別的規(guī)則。

e.如果某一規(guī)則得到滿足要執(zhí)行多個操作，這些操作的執(zhí)行順序無關(guān)緊要。

6、Myers測試方法選擇的綜合策略 - Myers提出了使用各種測試方法的綜合策略

（1）在任何情況下都必須使用邊界值分析方法。經(jīng)驗表明用這種方法設(shè)計出測試用例發(fā)現(xiàn)程序錯誤的能力最強(qiáng)。

（2）必要時用等價類劃分方法補(bǔ)充一些測試用例。

（3）用錯誤推測法再追加一些測試用例。

（4）對照程序邏輯，檢查已設(shè)計出的測試用例的邏輯覆蓋程度。如果沒有達(dá)到要求的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)再補(bǔ)充足夠的測試用例。

（5）如果程序的功能說明中含有輸入條件的組合情況，則一開始就可選用因果圖法。

7、NextDate 函數(shù)等價類測試用例 - NextDate 函數(shù)中有兩種復(fù)雜性的輸入來源

（1）一是所討論的輸入域的復(fù)雜性。

（2）二是確定閏年的規(guī)則，并要增加 “ 額外天（ 2 月 29 日）”。

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