软件测试用例设计方法

1.概述
Grenford J. Myers在《The Art of Software Testing》一书中提出：一个好的测试用例是指很可能找到迄今为止尚未发现的错误的测试，由此可见测试用例设计工作在整个测试过程中的地位，我们不能只凭借一些主观或直观的想法来设计测试用例，应该要以一些比较成熟的测试用例设计方法为指导，再加上设计人员个人的经验积累来设计测试用例，二者相结合应该是非常完美的组合。本文所介绍的测试用例设计方法对于测试设计人员将是一个很好的方法指导，当然看完本文也未必能设计出好的测试用例，有了好的方法作为指导后需要更多的实践经验加以巩固和提炼。只有将测试设计思想与丰富的实践经验相融合才能设计出高质量的测试用例，相信你行！
本文描述的范围：测试用例基本概念、测试用例设计方法、测试用例设计综合策略。

2.测试用例基本概念
2.1.测试用例的定义
测试用例是为特定的目的而设计的一组测试输入、执行条件和预期的结果。测试用例是执行的最小实体。简单地说，测试用例就是设计一个场景，使软件程序在这种场景下，必须能够正常运行并且达到程序所设计的执行结果。

2.2.测试用例的特征
1.最有可能抓住错误的；
2.不是重复的、多余的；
3.一组相似测试用例中最有效的；
4.既不是太简单，也不是太复杂。

2.3.测试用例组成元素
1.用例ID； 2.用例名称； 3.测试目的； 4.测试级别； 5.参考信息； 6.测试环境； 7.前提条件； 8.测试步骤； 9.预期结果； 10.设计人员。

2.4.测试用例设计原则
1.测试用例的代表性：能够代表并覆盖各种合理的和不合理的、合法的和非法的、边界的和越界的以及极限的输入数据、操作和环境设置等。
2.测试结果的可判定性：即测试执行结果的正确性是可判定的，每一个测试用例都应有相应的期望结果。
3.测试结果的可再现性：即对同样的测试用例，系统的执行结果应当是相同的。

2.5.测试用例设计方法

2.5.1、等价类划分方法
等价列划分设计方法是把所有可能的输入数据划分成若干部分（子集），然后从每一个子集中选取少量具有代表性的数据作为测试用例，测试某等价类的代表值就等于对这一类其他值的测试。

2.5.2、边界值分析方法
边界条件指的是输入和输入等价类中刚好处于边界、或超过边界或小于边界的状态，使用边界值分析方法设计测试用例应先确定边界情况，然后选取正好等于、刚刚大于或刚刚小于边界的值作为测试数据。

2.5.3、错误推测方法
错误推测法就是根据经验和直觉推测程序中所有可能存在的各种错误，从而有针对性地设计测试用例的方法。

2.5.4、因果图方法
前面介绍的等价类划分方法和边界值分析方法,都是着重考虑输入条件,但未考虑输入条件之间的联系, 相互组合等. 考虑输入条件之间的相互组合,可能会产生一些新的情况. 但要检查输入条件的组合不是一件容易的事情, 即使把所有输入条件划分成等价类,他们之间的组合情况也相当多. 因此必须考虑采用一种适合于描述对于多种条件的组合,相应产生多个动作的形式来考虑设计测试用例. 这就需要利用因果图（逻辑模型）.

2.5.5、判定表法（判定表驱动分析方法）
（Decision Table）是分析和表达多逻辑条件下执行不同操作的情况下的工具.在程序设计发展的初期,判定表就已被当作编写程序的辅助工具了.由于它可以把复杂的逻辑关系和多种条件组合的情况表达得既具体又明确.
因果图方法最终生成的就是判定表

2.5.6、正交实验设计方法
利用因果图来设计测试用例时, 作为输入条件的原因与输出结果之间的因果关系,有时很难从软件需求规格说明中得到。往往因果关系非常庞大,以至于据此因果图而得到的测试用例数目多的惊人，给软件测试带来沉重的负担，为了有效地,合理地减少测试的工时与费用,可利用正交实验设计方法进行测试用例的设计。
正交实验设计方法:从大量的测试数据中挑选出适量的、有代表性的测试数据，依据伽罗瓦（Galois）理论导出的“正交表”,从而合理地安排测试的一种科学实验设计方法.

2.5.7、功能图分析方法
一个程序的功能说明通常由动态说明和静态说明组成.动态说明描述了输入数据的次序或转移的次序.静态说明描述了输入条件与输出条件之间的对应关系.对于较复杂的程序,由于存在大量的组合情况,因此,仅用静态说明组成的规格说明对于测试来说往往是不够的.必须用动态说明来补充功能说明.功能图方法是用功能图FD形式化地表示程序的功能说明,并机械地生成功能图的测试用例. 功能图模型由状态迁移图和逻辑功能模型构成.状态迁移图用于表示输入数据序列以及相应的输出数据.在状态迁移图中,由输入数据和当前状态决定输出数据和后续状态.逻辑功能模型用于表示在状态中输入条件和输出条件之间的对应关系.逻辑功能模型只适合于描述静态说明,输出数据仅由输入数据决定.测试用例则是由测试中经过的一系列状态和在每个状态中必须依靠输入/输出数据满足的一对条件组成.功能图方法其实是是一种黑盒白盒混合用例设计方法。

2.5.8、场景设计方法
现在的软件几乎都是用事件触发来控制流程的，事件触发时的情景便形成了场景，而同一事件不同的触发顺序和处理结果就形成事件流。这种在软件设计方面的思想也可以引入到软件测试中，可以比较生动地描绘出事件触发时的情景，有利于测试设计者设计测试用例，同时使测试用例更容易理解和执行。

2.5.9、综合策略
Myers提出了使用各种测试方法的综合策略：
1)在任何情况下都必须使用边界值分析方法，经验表明用这种方法设计出测试用例发现程序错误的能力最强。
2)必要时用等价类划分方法补充一些测试用例。
3)用错误推测法再追加一些测试用例。
4)对照程序逻辑，检查已设计出的测试用例的逻辑覆盖程度，如果没有达到要求的覆盖标准，应当再补充足够的测试用例。
5)如果程序的功能说明中含有输入条件的组合情况，则一开始就可选用因果图法。