黑盒测试用例的设计方法_白盒测试主要用于测试[通俗易懂]

 黑盒测试用例设计方法包括：

1、等价类划分法、

2、边界值分析法、

3、错误推测法、

4、因果图法、

5、判定表驱动法、

6、正交试验设计法、

7、功能图法、

8、场景法等。 

9、状态迁移法

10、流程分析法

11、逐级细分法

12、输入域分析法

13、输出域分析法

14、异常分析

1. 等价类划分法

1. 概念

等价类划分法是把程序的输入域划分成若干部分（子集），然后从每个部分中选取少数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。

1. 等价类划分法的应用

1. 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。
3. 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。

1. 划分等价类的六大原则：

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.

例：输入值是学生成绩，范围是0～100：

• 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.
• 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. 布尔量是一个二值枚举类型, 一个布尔量具有两种状态: true 和 false 。
• 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：输入条件说明输入字符为:中文、英文、阿拉伯文三种之一，则分别取这三种这三个值作为三个有效等价类，另外把三种字符之外的任何字符作为无效等价类。

• 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）
• 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
• 将等价类转化成测试用例：
• 按照[输入条件][有效等价类][无效等价类] 建立等价类表,列出所有划分出的等价类
• 为每一个等价类规定一个唯一的编号.
• 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.
• 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.

1. 等价类划分实例

1. 某程序规定：“输入三个整数 a 、 b 、 c 分别作为三边的边长构成三角形。通过程序判定所构成的三角形的类型，当此三角形为一般三角形、等腰三角形及等边三角形时，分别作计算 … “。用等价类划分方法为该程序进行测试用例设计。（三角形问题的复杂之处在于输入与输出之间的关系比较复杂。）

分析题目中给出和隐含的对输入条件的要求：

（1）整数    （2）三个数    （3）非零数   （4）正数  
（5）两边之和大于第三边     （6）等腰     （7）等边
 如果 a 、 b 、 c 满足条件（ 1 ） ~ （ 4 ），则输出下列四种情况之一：
 1)如果不满足条件（5），则程序输出为 ” 非三角形 ” 。
 2)如果三条边相等即满足条件（7），则程序输出为 ” 等边三角形 ” 。
 3)如果只有两条边相等、即满足条件（6），则程序输出为 ” 等腰三角形 ” 。
 4)如果三条边都不相等，则程序输出为 ” 一般三角形 ” 。
 列出等价类表并编号

覆盖有效等价类的测试用例：

a      b      c              覆盖等价类号码

3      4      5             （1）—（7）

4      4      5             （1）—（7），（8）

4      5      5             （1）—（7），（9）   

5      4      5             （1）—（7），（10）

4      4      4             （1）—（7），（11）

覆盖无效等价类的测试用例：

1. 设有一个档案管理系统，要求用户输入以年月表示的日期。假设日期限定在1990年1月~2049年12月，并规定日期由6位数字字符组成，前4位表示年，后2位表示月。现用等价类划分法设计测试用例，来测试程序的”日期检查功能”。（不考虑2月的问题）

1)划分等价类并编号,下表等价类划分的结果

2)设计测试用例，以便覆盖所有的有效等价类在表中列出了3个有效等价类，编号分别为①、⑤、⑧，设计的测试用例如下：

测试数据    期望结果      覆盖的有效等价类
200211      输入有效      ①、⑤、⑧
3)为每一个无效等价类设计一个测试用例，设计结果如下：
    测试数据   期望结果     覆盖的无效等价类
    95June     无效输入          ②
    20036      无效输入          ③
    2001006   无效输入          ④
    198912     无效输入          ⑥
    200401     无效输入          ⑦
    200100     无效输入          ⑨
    200113     无效输入          ⑩

1. NextDate 函数包含三个变量：month 、 day 和 year ，函数的输出为输入日期后一天的日期。 例如，输入为 2006年3月 7日，则函数的输出为 2006年3月8日 。要求输入变量 month 、 day 和 year 均为整数值，并且满足下列条件：
     ①1≤month≤12
     ②1≤day≤31
     ③1812≤year≤2012 
   1)有效等价类为：
       M1＝{
   月份：1≤月份≤12}
       D1＝{
   日期：1≤日期≤31}
       Y1＝{
   年：1812≤年≤2012}
   2)若条件 ① ~ ③中任何一个条件失效，则 NextDate 函数都会产生一个输出，指明相应的变量超出取值范围，比如 “month 的值不在 1-12 范围当中 ” 。显然还存在着大量的 year 、 month 、 day 的无效组合， NextDate 函数将这些组合作统一的输出： ” 无效输入日期 ” 。其无效等价类为：
       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}
     弱一般等价类测试用例
     月份    日期       年               预期输出
      6       15        1912           1912年6月16日
     强一般等价类测试用例同弱一般等价类测试用例
     注：弱—有单缺陷假设；健壮—考虑了无效值
    
     (一)弱健壮等价类测试
     用例ID   月份  日期    年          预期输出
     WR1      6      15    1912      1912年6月16日
     WR2     -1     15    1912      月份不在1～12中
     WR3     13     15    1912      月份不在1～12中
     WR4      6      -1    1912      日期不在1～31中
     WR5      6      32    1912      日期不在1～31中
     WR6      6      15    1811      年份不在1812～2012中
     WR7      6      15    2013      年份不在1812～2012中

  (二)强健壮等价类测试
     用例ID   月份    日期      年          预期输出
     SR1       -1      15       1912      月份不在1～12中
     SR2        6      -1        1912      日期不在1～31中
     SR3        6      15       1811      年份不在1812～2012中
     SR4       -1      -1       1912      两个无效一个有效
     SR5        6      -1        1811      两个无效一个有效
     SR6       -1      15       1811      两个无效一个有效
     SR7       -1      -1       1811      三个无效

1. 边界值分析法

1. 概念

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。 

1. 边界值分析法的应用

根据大量的测试统计数据，很多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/输出范围的中间区域。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。

边界值分析法与等价类分析法的区别：

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。

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。

例：测试计算平方根的函数

–输入：实数

–输出：实数

–需求说明：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：
        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) 。

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}

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

内部边界值分析：
    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：

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。

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