软件测试：系统测试之因果图方法

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一. 方法简介

1.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。

2.因果图法产生的背景：

等价类划分法和边界值分析方法都是着重考虑输入条件，但没有考虑输入条件的各种组合、输入条件之间的相互制约关系。这样虽然各种输入条件可能出错的情况已经测试到了，但多个输入条件组合起来可能出错的情况却被忽视了。

如果在测试时必须考虑输入条件的各种组合，则可能的组合数目将是天文数字，因此必须考虑采用一种适合于描述多种条件的组合、相应产生多个动作的形式来进行测试用例的设计，这就需要利用因果图（逻辑模型）。

3.因果图介绍

1) 4种符号分别表示了规格说明中向4种因果关系。

2) 因果图中使用了简单的逻辑符号，以直线联接左右结点。左结点表示输入状态（或称原因），右结点表示输出状态（或称结果）。

3) Ci表示原因，通常置于图的左部；ei表示结果，通常在图的右部。Ci和ei均可取值0或1，0表示某状态不出现，1表示某状态出现。

4. 因果图概念

1) 关系

①恒等：若ci是1，则ei也是1；否则ei为0。

②非：若ci是1，则ei是0；否则ei是1。

③或：若c1或c2或c3是1，则ei是1；否则ei为0。“或”可有任意个输入。

④与：若c1和c2都是1，则ei为1；否则ei为0。“与”也可有任意个输入。

2) 约束

输入状态相互之间还可能存在某些依赖关系，称为约束。例如, 某些输入条件本身不可能同时出现。输出状态之间也往往存在约束。在因果图中,用特定的符号标明这些约束。

A.输入条件的约束有以下4类：

① E约束（异）：a和b中至多有一个可能为1，即a和b不能同时为1。

② I约束（或）：a、b和c中至少有一个必须是1，即 a、b 和c不能同时为0。

③ O约束（唯一）；a和b必须有一个，且仅有1个为1。

④R约束（要求）：a是1时，b必须是1，即不可能a是1时b是0。

B.输出条件约束类型

输出条件的约束只有M约束（强制）：若结果a是1，则结果b强制为0。

5. 采用因果图法设计测试用例的步骤：

1)分析软件规格说明描述中, 那些是原因(即输入条件或输入条件的等价类),那些是结果(即输出条件), 并给每个原因和结果赋予一个标识符。

2)分析软件规格说明描述中的语义，找出原因与结果之间, 原因与原因之间对应的关系，根据这些关系,画出因果图。

3)由于语法或环境限制, 有些原因与原因之间,原因与结果之间的组合情况不可能出现，为表明这些特殊情况, 在因果图上用一些记号表明约束或限制条件。

4)把因果图转换为判定表。

5)把判定表的每一列拿出来作为依据,设计测试用例。

二. 实战演习

1. 某软件规格说明书包含这样的要求：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。

解答：

1) 根据题意，原因和结果如下：

原因：

1——第一列字符是A；

2——第一列字符是B；

3——第二列字符是一数字。

结果：

21——修改文件；

22 ——给出信息L；

23——给出信息M。

2) 其对应的因果图如下：

11为中间节点；考虑到原因1和原因2不可能同时为1，因此在因果图上施加E约束。

3)根据因果图建立判定表。

表中8种情况的左面两列情况中，原因①和原因②同时为1，这是不可能出现的，故应排除这两种情况。表的最下一栏给出了6种情况的测试用例，这是我们所需要的数据。

2.有一个处理单价为5角钱的饮料的自动售货机软件测试用例的设计。其规格说明如下：若投入5角钱或1元钱的硬币，押下〖橙汁〗或〖啤酒〗的按钮，则相应的饮料就送出来。若售货机没有零钱找，则一个显示〖零钱找完〗的红灯亮，这时在投入1元硬币并押下按钮后，饮料不送出来而且1元硬币也退出来；若有零钱找，则显示〖零钱找完〗的红灯灭，在送出饮料的同时退还5角硬币。

1) 分析这一段说明，列出原因和结果

原因：

1.售货机有零钱找

2.投入1元硬币

3.投入5角硬币

4.押下橙汁按钮

5.押下啤酒按钮

结果：

21.售货机〖零钱找完〗灯亮

22.退还1元硬币

23.退还5角硬币

24.送出橙汁饮料

25.送出啤酒饮料

2)画出因果图，如图所示。所有原因结点列在左边，所有结果结点列在右边。建立中间结点，表示处理的中间状态。中间结点：

11. 投入1元硬币且押下饮料按钮

12. 押下〖橙汁〗或〖啤酒〗的按钮

13. 应当找5角零钱并且售货机有零钱找

14. 钱已付清

3)转换成判定表：

4) 在判定表中，阴影部分表示因违反约束条件的不可能出现的情况，删去。第16列与第32列因什么动作也没做，也删去。最后可根据剩下的16列作为确定测试用例的依据。

因果图法：等价类划分法和边界值分析方法都是着重考虑输入条件，如果程序输入之间没有什么联系，采用等价类划分和边界值分析是一种比较有效的方法。如果输入之间有关系，例如，约束关系、组合关系，这种关系用等价类划分和边界值分析是很难描述的，测试效果难以保障，因此必须考虑使用一种适合于描述对于多种条件的组合，产生多个相应动作的测试方法，因果图正是在此背景下提出的。因果图法着重测试规格说明中的输入与输出间的依赖关系。

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