测试用例设计——等价类划分法「建议收藏」

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一、分析问题
如果我们需要对下面的这个两位数加法器设计测试用例，在测试了1＋1，1＋2，（-1）+1和（-1）＋2之后，是否有必要测试1＋3，1＋4 ，1＋（-3）和1＋（-4）呢？
如果不对两位数加法器程序进行穷举测试，我们能否放心的认为其他所有的参数组合都是正确的呢？
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可想而知，我们不可能输入这么多的组合进行测试。那么，如果不可能输入这些组合进行测试，是否会担心会遗漏测试中会存在bug呢？

等价类是建立在这种思想之上——即我们不可能进行穷举测试，那么我们就必须对输入进行分类。我们知道程序是通过数据结构和算法来实现的，计算机按照算法来运行程序，这种运行是稳定的，不会因为我们的输入而导致计算机处理不稳定，即我们输入某种组合，即使输入成千上万次，也是得到同一结果。输入用同一数据结构表示的数据是稳定的，在某值域范围内，程序处理方法是相同的。如果输入不在同一值域，则不能称为同一类。实践证明，这种假设是成立的，所以等价类划分法也是有效的。

等价类划分法是一种最常用、也是最重要的黑盒测试方法，它将不能穷举的测试过程进行合理分类，从而保证设计出来的测试用例具有完整性和代表性。

二、等价类划分
等价类划分是把所有可能的输入数据，即程序的输入域划分成若干部分（子集），然后从每一个子集中选取少数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。

如何划分？——先从程序的规格说明书中找出各个输入条件，再为每个输入条件划分两个或多个等价类，形成若干个互不相交的子集。

三、等价类划分步骤
以两位数加法器为例：
1、划分等价类（依据是需求）
有效数据等价类：由那些对程序的需求说明中有意义的、合理的输入数据所构成的集合
无效数据等价类：有那些不合理的或无意义的输入数据所构成的集合

2、建立等价类表
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3、设计测试用例
在设计测试用例时，应同时考虑有效等价类和无效等价类测试用例的设计。
根据已列出的等价类表可确定测试用例，具体过程如下：
（1）首先为等价类表中的每一个等价类分别规定一个唯一的编号。
（2）设计一个新的测试用例，使它能够尽量覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复这个步骤，直到所有的有效等价类均被测试用例所覆盖。
（3）设计一个新的测试用例，使它仅覆盖一个尚未覆盖的无效等价类。重复这一步骤，直到所有的无效等价类均被测试用例所覆盖。
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4、进行等价类划分的依据
（1）按照区间划分在输入条件规定了取值范围或值的个数的情况下，可以确定一个有效等价类和两个无效等价类。
例：程序输入条件为小于100大于10的整数x，则有效等价类为10＜x＜100，两个无效等价类为x≤10和x≥100。
（2）按照数值划分在规定了一组输入数据（假设包括 n个输入值），并且程序要对每一个输入值分别进行处理的情况下，可确定 n 个有效等价类（每个值确定一个有效等价类）和一个无效等价类（所有不允许的输入值的集合）。
例：程序输入x取值于一个固定的枚举类型{1,3,7,15}，且程序中对这4个数值分别进行了处理，则有效等价类为x=1、x=3、 x=7、x=15，无效等价类为x≠1,3,7,15的值的集合。
（3）按照数值集合划分在输入条件规定了输入值的集合或规定了“必须如何”的条件下，可以确定一个有效等价类和一个无效等价类（该集合有效值之外）。
例：程序输入条件为取值为奇数的整数x，则有效等价类为x的值为奇数的整数，无效等价类为x的值不为奇数的整数。
（4）按照限制条件或规则划分在规定了输入数据必须遵守的规则或限制条件的情况下，可确定一个有效等价类（符合规则）和若干个无效等价类（从不同角度违反规则）。
例：程序输入条件为以字符‘a’开头、长度为8的字符串，并且字符串不包含‘a’~ ‘z’之外的其它字符，则有效等价类为满足了上述所有条件的字符串，无效等价类为不以‘a’开头的字符串、长度不为8的字符串和包含了‘a’~ ‘z’之外其它字符的字符串。
（5）细分等价类在确知已划分的等价类中各元素在程序中的处理方式不同的情况下，则应再将该等价类进一步划分为更小的等价类，并建立等价类表。