因果圖法在ATE軟件測試用例設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

馬艷

(中國人民解放軍92941部隊(duì)，遼寧葫蘆島125001)

0 引言

軟件測試作為軟件生命周期的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)軟件質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。影響軟件測試質(zhì)量和效率的因素很多，如測試環(huán)境的搭建、測試人員的素質(zhì)、測試工具和測試方法等，其中測試用例的設(shè)計(jì)和執(zhí)行是核心步驟[1]。常用的黑盒測試用例設(shè)計(jì)方法中，等價(jià)類劃分法和邊界值分析法都是著重考慮輸入條件，但沒有考慮輸入條件的各種組合、輸入條件之間的相互制約關(guān)系，這樣雖然各種輸入條件可能出錯(cuò)的情況已經(jīng)測試到了，但多個(gè)輸入條件組合可能出錯(cuò)的情況卻被忽視了。如果在測試時(shí)全面考慮輸入條件的各種組合，則可能的組合數(shù)目將是天文數(shù)字。而因果圖法能夠根據(jù)輸入條件之間的相互依賴和制約關(guān)系，準(zhǔn)確、全面地覆蓋各種條件組合，高效生成無遺漏、不重復(fù)的測試數(shù)據(jù)條件，因此受到越來越多的關(guān)注[2-5]。

1 因果圖法的基本概念

因果圖法是一種利用圖解法分析輸入（原因）和輸出（結(jié)果）的各種情況，畫出因果圖，轉(zhuǎn)換為判定表，從而設(shè)計(jì)測試用例的方法，適合于檢查程序輸入條件的各種組合情況[6]。

1.1 因果圖的圖形符號(hào)

因果圖法的4種圖形符號(hào)分別表示了軟件需求規(guī)格說明書中的恒等、非、或、與4種因果關(guān)系（見圖1所示）。

圖1因果圖的4種基本符號(hào)

1.2 因果圖的約束關(guān)系

狀態(tài)相互之間可能存在某些依賴關(guān)系，稱為約束。輸入條件的約束有E（異）、I（或）、O（唯一）和R（要求）4類。輸出條件的約束只有M約束（強(qiáng)制），見圖2所示。

圖2因果圖的約束符號(hào)

2 因果圖測試用例設(shè)計(jì)方法

利用因果圖法設(shè)計(jì)測試用例的方法如下[2]：

（1）分析軟件規(guī)格說明描述中哪些是原因（輸入條件），哪些是結(jié)果（輸出條件），設(shè)計(jì)必要的中間節(jié)點(diǎn)，給每個(gè)原因、結(jié)果和中間節(jié)點(diǎn)賦予各自的標(biāo)識(shí)符。

（2）分析軟件規(guī)格說明描述中的語義，找出原因與原因之間、與結(jié)果之間、與中間節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)這些關(guān)系畫出因果圖。由于語法或環(huán)境限制，有些原因與原因之間、與結(jié)果之間、與中間節(jié)點(diǎn)之間的組合情況不可能出現(xiàn)，為表明這些特殊情況，用相應(yīng)的記號(hào)表明約束或限制條件。

（3）把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表。

（4）把判定表的每一列拿出來作為依據(jù)，設(shè)計(jì)測試用例。

使用因果圖法充分考慮到了輸入情況的各種組合以及各個(gè)輸入之間的相互制約關(guān)系，能夠幫助軟件測試人員按照上述步驟高效率地設(shè)計(jì)測試用例。另外，因果圖法將自然語言的規(guī)格說明轉(zhuǎn)化成形式語言的規(guī)格說明，可以發(fā)現(xiàn)規(guī)格說明描述中存在的不完整性和二義性，有助于軟件需求規(guī)格說明書的完善。

3 因果圖法在ATE軟件測試用例設(shè)計(jì)中應(yīng)用

以某型裝備自動(dòng)化測試設(shè)備（ATE）軟件測試為例，其測試軟件含9個(gè)測試項(xiàng)目，其中3個(gè)為靜態(tài)測試項(xiàng)目（測試1、2、3，不需加電執(zhí)行），6個(gè)為動(dòng)態(tài)測試項(xiàng)目（測試 4、5、6、7、8、9，需加電執(zhí)行和上傳程序）。每個(gè)測試項(xiàng)目中又含有若干測試子程序，每個(gè)測試子程序通過點(diǎn)擊測試軟件虛擬面板上的測試按鍵組合來實(shí)現(xiàn)。以測試軟件主界面上的按鍵組合為例，使用因果圖方法設(shè)計(jì)測試用例。測試軟件的輸入和輸出描述如表1所示。

表1測試軟件的輸入和輸出描述

測試用例設(shè)計(jì)因果圖如圖3所示。其中，a1、a2、a3之間為“或”的關(guān)系，與a4之間分別為“非”和“與”（不需加電執(zhí)行），執(zhí)行則結(jié)果分別為r1、r2和r3；a5～a10之間為“或”，與a4和a11之間分別為“與”（需加電執(zhí)行和上傳程序），執(zhí)行則結(jié)果分別為r4～r9；靜態(tài)測試項(xiàng)目和動(dòng)態(tài)測試項(xiàng)目、a11（上傳程序）、a12（結(jié)束測試）之間為“非”，同時(shí)執(zhí)行則結(jié)果為r11（空循環(huán)）。

圖3測試用例設(shè)計(jì)因果圖

把因果圖轉(zhuǎn)換為判定表如表2和表3所示。

表2靜態(tài)測試項(xiàng)目判定表

表3動(dòng)態(tài)測試項(xiàng)目判定表

根據(jù)判定表設(shè)計(jì)測試用例，生成測試用例36個(gè)，對(duì)被測對(duì)象覆蓋全面且有效，如表4所示。

表4測試用例設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)出高覆蓋率和低數(shù)量的測試用例可以有效地減少軟件測試時(shí)間，提高軟件測試效率。本文從充分考慮輸入條件的各種組合、輸入條件之間的相互制約關(guān)系方面出發(fā)，提出了基于因果圖的測試用例設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)的測試用例生成算法相比，因果圖法可以準(zhǔn)確、全面地覆蓋各種條件組合，生成高效的測試用例集，進(jìn)一步縮短軟件測試執(zhí)行過程的時(shí)間，在自動(dòng)化測試設(shè)備的軟件測試中起到了很好的作用。

[1]王吉茂，尹平，張慧穎.軟件測試用例生成與約簡算法研究[J].飛行器測控學(xué)報(bào)，2013，32(2)：152．

[2]蕭萍.基于因果圖的測試用例設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2016，15(4)：44-46．

[3]李莉.基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的測試用例設(shè)計(jì)方法[J].軟件產(chǎn)業(yè)與工程，2012，15(3)：45．

[4]梁彥.功能測試用例設(shè)計(jì)的研究[J].信息通信，2013，125(3)：5．

[5]林琳.基于黑盒測試的航天嵌入式軟件用例設(shè)計(jì)方法[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2012，33(6)：2272．

[6]徐芳.軟件測試技術(shù)(第2版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012