黑盒測試用例設計技術--等價類划分法

本文通過案例的形式，詳細講解黑盒測試用例設計技術中的等價類划分法。

等價類划分是一種典型的黑盒測試方法，其原理是把程序的輸入域划分成若干部分（子集），然后從每一個子集中選取少數具有代表性的數據作為測試用例。

通過等價類划分，可以在盡可能覆蓋所有測試路徑的前提下，大幅度減少測試用例的數目。

本文的主要內容有：

• 等價類的概念介紹
• 划分等價類的原則
• 根據等價類設計測試用例的方法
• 案例演示

划分等價類

等價類是指某個輸入域的子集合。在該子集合中，各個輸入數據對於揭露程序中的錯誤都是等效的。並合理的假設，測試某等價類的代表值就等於對這一類其它值的測試。

等價類划分有兩種不同的情況：

• 有效等價類：指對於程序的規格說明來說是合理的、有意義的輸入數據構成的集合。
• 無效等價類：指對程序的規格說明是不合理的或無意義的輸入數據所構成的集合。對於具體的問題，無效等價類至少應有一個，也可能有多個。

在設計測試用例時，要同時考慮有效等價類和無效等價類，以此驗證軟件在正常操作和異常操作時是否都能正常運行。

確定等價類的6條原則：

１、在輸入條件規定了取值范圍或取值的個數的情況下，可以確立一個有效等價類和兩個無效等價類。

• 例1：輸入值是學生成績，輸入形式為文本框，要求的輸入范圍是0～100
  • 有效等價類：0<=輸入成績<=100；
  • 無效等價類1：輸入成績<0；
  • 無效等價類2：輸入成績>100

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

• 例2：輸入值是人員性別，輸入形式為文本框，要求輸入的內容必須在集合{男,女}中
  • 有效等價類：性別＝’男’ 或者 ‘女’
  • 無效等價類：性別＝’人妖’

３、在輸入條件是一個布爾量的情況下，可以確立一個有效等價類和一個無效等價類。

• 例3：輸入值是狀態標識位“是否完成”，輸入形式為單選下拉框，選擇范圍為{是,否}
  • 有效等價類：選項＝’是’ 或者 ‘否’
  • 無效等價類：未進行選擇操作

４、在規定了輸入數據的一組值（假設Ｎ個），並且程序要對每一個輸入值進行處理的情況下，可以確立Ｎ個有效等價類和一個無效等價類。

• 例4：輸入值是人員性別，輸入形式為文本框，要求輸入的內容必須在集合{男,女}中；不同的性別選擇將跳轉至不同的處理頁面
  • 有效等價類1：性別＝’男’
  • 有效等價類2：性別＝’女’
  • 無效等價類：性別＝’人妖’

５、在規定了輸入數據必須遵守的規則的情況下，可以確立一個有效等價類（符合條件）和若干無效等價類（從各個角度違反規則）。

• 例5：輸入值是人員性別，輸入形式為單選下拉框，要求輸入的內容必須在集合{男,女}中；
  • 有效等價類：性別＝’男’ 或者 ‘女’
  • 無效等價類1：未選擇人員性別
  • 無效等價類2：在瀏覽器開發工具中將人員性別的屬性值更改為’人妖’

６、在確知已划分的等價類中各元素在程序處理中的方式不同的情況下，則應再將該等價類划分為更小的等價類。

• 例6：在例2（輸入值是人員性別，輸入形式為文本框，要求輸入的內容必須在集合{男,女}中）的基礎上，不同的性別選擇將跳轉至不同的處理頁面
  • 有效等價類：性別＝’男’ 或者 ‘女’
    • 有效等價類細分1：性別＝’男’
    • 有效等價類細分2：性別＝’女’
  • 無效等價類：性別＝’人妖’

列出等價類表

輸入條件	有效等價類	無效等價類
…	…	…

確定測試用例

根據已列出的等價類表，按照如下步驟確定測試用例：
1）為每個等價類規定一個唯一的編號
2）設計一個新的測試用例，使其盡可能多地覆蓋尚未覆蓋的有效等價類。重復這一步，最后使得所有有效等價類均被測試用例所覆蓋。
3）設計一個新的測試用例，使其只覆蓋一個無效等價類。重復這一步，使所有無效等價類均被覆蓋。

Example1

某程序具有如下功能：輸入3個正數a、b、c，分別作為三邊的邊長構成三角形，輸出這3個數所構成的三角形類型。
用等價類划分方法為該程序進行測試用例設計。

划分等價類

分析思路： 步驟一、要求輸入3個數，且3個數都為正數；參照規則5，划分為一個有效等價類和三個無效等價類。

• 有效等價類（1）：a>0; b>0; c>0;
• 無效等價類（2）：a<=0
• 無效等價類（3）：b<=0
• 無效等價類（4）：c<=0

步驟二、在有效等價類（1）的基礎上，參照規則6，對該等價類進行細分；考察3個數能否構成三角形，參照規則5，划分為一個有效等價類和三個無效等價類。

• 有效等價類（5）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a
• 無效等價類（6）：a>0; b>0; c>0; a+b<=c
• 無效等價類（7）：a>0; b>0; c>0; b+c<=a
• 無效等價類（8）：a>0; b>0; c>0; a+c<=b

步驟三、在有效等價類（5）的基礎上，參照規則6，對該等價類進行細分；考察3個數能否構成等邊三角形，參照規則2，划分為一個有效等價類和一個無效等價類。

• 有效等價類（9）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a=b=c
• 無效等價類（10）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a!=b 或 b!=c 或 c!=a

步驟四、在無效等價類（10）的基礎上，參照規則6，對該等價類進行細分；考察3個數能否構成等腰三角形，參照規則4，划分為三個有效等價類和一個無效等價類。

• 有效等價類（11）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a=b!=c
• 有效等價類（12）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; b=c!=a
• 有效等價類（13）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; c=a!=b
• 無效等價類（14）：a>0; b>0; c>0; a+b>c; a+c>b; b+c>a; a!=b; a!=c; b!=c

設計測試用例

序號	[a,b,c]	覆蓋等價類	預期輸出結果
–	–	覆蓋有效等價類	–
1	[6,6,6]	（1）（5）（9）	等邊三角形
2	[3,3,5]	（1）（5）（10）（11）	等腰三角形
3	[3,4,4]	（1）（5）（10）（12）	等腰三角形
4	[4,5,4]	（1）（5）（10）（13）	等腰三角形
–	–	覆蓋無效等價類	–
5	[3,4,5]	（1）（5）（14）	一般三角形
6	[-1,3,2]	（2）	不能構成三角形
7	[3,-1,2]	（3）	不能構成三角形
8	[3,2,-1]	（4）	不能構成三角形
9	[1,2,3]	（1）（6）	不能構成三角形
10	[3,1,2]	（1）（7）	不能構成三角形
11	[1,3,2]	（1）（8）	不能構成三角形

Example2

---

某程序具有如下功能：文本框要求輸入日期信息，日期限定在1990年1月~2049年12月，並規定日期由6位數字字符組成，前4位表示年，后2位表示月；程序需對輸入的日期有效性進行校驗。
用等價類划分方法為該程序的“日期檢查功能”設計測試用例。

划分等價類

步驟一、要求輸入6個數字字符yyyynn；參照規則5，划分為一個有效等價類和三個無效等價類。

• 有效等價類（1）：輸入6個數字字符
• 無效等價類（2）：輸入6個字符，存在非數字的情況
• 無效等價類（3）：輸入少於6個字符
• 無效等價類（4）：輸入多於6個字符

步驟二、在有效等價類（1）的基礎上，參照規則6，對該等價類進行細分；考察6個數是否滿足日期格式要求，1990<=yyyy<=2049，01<=nn<=12，參照規則，划分為一個有效等價類和四個無效等價類。

• 有效等價類（5）：日期格式滿足要求，1990<=yyyy<=2049，01<=nn<=12
• 無效等價類（6）：yyyy不滿足要求，yyyy<1990
• 無效等價類（7）：yyyy不滿足要求，yyyy>2049
• 無效等價類（8）：nn不滿足要求，nn<01
• 無效等價類（9）：nn不滿足要求，nn>12

設計測試用例

序號	yyyynn	覆蓋等價類	預期輸出結果
–	–	覆蓋有效等價類	–
1	199307	（1）（5）	日期格式有效
–	–	覆蓋無效等價類	–
2	19June	（2）	日期格式無效
3	19Jun	（3）	日期格式無效
4	19June2	（4）	日期格式無效
5	198805	（6）	日期格式無效
6	205005	（7）	日期格式無效
7	198800	（8）	日期格式無效
8	199513	（9）	日期格式無效