#第7章03 黑盒测试及用例生成

#5.1 黑盒测试概述

黑盒测试是一种基于规格说明（Spec）、不要求考察代码、以用户视角进行的测试。又称功能测试、基于规格说明的测试。

黑盒测试依据：需求规格说明；用户视角；输入与输出关系；明确需求和隐含需求。

能发现其他测试遗漏的逻辑缺陷，如因果关系问题；

适用于单元、集成、系统、回归等多个阶段。

黑盒测试意义：黑盒测试有助于软件产品总体功能验证：

1. 检查明确需求和隐含需求；
2. 采用有效输入和无效输入；
3. 包含用户视角。

黑盒测试步骤：

1. 熟悉规格说明书，理解测试需求；
2. 生成测试用例；
3. 执行测试；
4. 判定测试结果。

#黑盒测试有什么特点

黑盒测试特点：一种基于需求的测试

目的是确认软件需求规格说明书列出的需求是否都正确实现

优点：与软件具体实现无关，代码变化时测试用例仍可能复用；测试用例设计可与软件实现并行；

#如何实施黑盒测试

黑盒测试实施分为三类：

1. 正面测试；
2. 负面测试；
3. 边界值测试。

#5.2 黑盒测试与白盒测试区别

黑盒测试可以检测需求文档不完整导致的功能缺失问题；白盒测试在系统测试阶段也常需要与黑盒测试结合。

灰盒测试：部分可见内部结构。介于两者之间，测试者了解模块间的交互、数据库设计或算法概要，但无需深入每一行代码。常见于集成测试或接口测试，比如检查用户注册后，数据是否按预期写入了数据库的某个表

#5.3 黑盒测试用例设计和生成方法

#5.3.1 等价类划分

#等价类定义

等价类是输入域的某个子集，该子集中的每个输入数据对揭露软件错误都是等效的。测试等价类中的一个代表值，通常可代表该类其他值。

等价类：测试相同目标或暴露相同软件缺陷的一组测试

另一种表达：如果软件行为对一组值相同，则这组值称为等价类；产生相同预期输出的一组输入值叫一个等价类划分。

#如何进行等价类划分

将程序的输入域划分为等价类，以便导出测试用例

它试图通过设计一个测试用例来尽可能发现多个错误，从而减少测试用例数目，降低测试工作量。

#有效等价类和无效等价类

#等价类划分准则

客观题重点。

#根据等价类生成测试用例

课件步骤：

1. 选择划分准则；
2. 根据准则确定有效等价类和无效等价类；
3. 从等价类中选取样本数据覆盖所有等价类；
4. 根据需求写预期结果；
5. 执行测试。

重点规则：

• 每个有效等价类都要覆盖；
• 每个无效等价类都要单独覆盖。

#等价类划分主观题答题模板

1. 写出被测功能的输入条件和输出要求。
2. 按范围、集合、个数、规则等分类划分有效等价类和无效等价类。
3. 画等价类表：编号、输入条件、等价类类型、代表数据、预期结果。
4. 设计测试用例：有效等价类可尽量合并覆盖；无效等价类单独覆盖。
5. 给出预期输出和错误处理结果。
6. 检查是否遗漏边界值，必要时说明边界值分析作为补充。

常见扣分点：

• 只列有效类，不列无效类；
• 多个无效等价类放在一个测试用例里，导致不能定位错误来源；
• 忘记写预期结果；
• 没有根据题目规格划分，而是凭经验泛泛分类。

eg对应等价类：

#5.3.2 因果图分析

#基本含义

因果图法是一种系统化黑盒测试用例设计方法，通过分析输入条件（原因）与输出结果（效果）之间的逻辑关系来生成测试用例。

原理：软件的输入和输出之间存在因果逻辑关系，可以用因果图刻画；因果图可从规格说明书中获得

基本流程：生成因果图-> 建立判定表-> 生成测试用例

$$规格说明书 \rightarrow 因果图 \rightarrow 判定表 \rightarrow 测试用例$$

#原因、结果与逻辑关系

原因和结果的 4 种基本关系：恒等；非；或；与。

#约束

课件列出 4 种输入约束和 1 种输出约束。

#因果图处理过程

1. 分析需求规格：确定所有输入条件(原因)和输出结果(效果)
2. 建立因果图：绘制原因与效果之间的逻辑关系图
3. 标注约束条件：识别原因之间或结果之间的约束关系
4. 转换为判定表：将因果图转换为决策表(判定表)
5. 生成测试用例：根据判定表中的每一列设计测试用例

#因果图主观题答题模板

1. 从题干提取所有原因 C1、C2、... 和结果 E1、E2、...。
2. 标注原因与结果之间的恒等、非、或、与关系。
3. 标注原因之间或结果之间的约束，如互斥、包含、唯一。
4. 枚举原因组合，删除违反约束或不可能的组合。
5. 将有效组合转换为判定表。
6. 每条有效规则生成一个测试用例，条件项作为输入，动作项作为预期输出。

常见扣分点：

• 不列原因/结果编号；
• 忘记删除违反约束的组合；
• 因果图和判定表不一致；
• 判定表规则没有转化为测试用例。

#5.3.3 判定表法

#判定表组成

第二次小测已考：判定表包含条件项和动作桩/动作项。

课件表述：原因是判定表中的条件，结果是判定表中的行动；判定规则是原因与结果的组合。

• 判定表中的条件：测试用例输入条件；
• 判定表中的行动：测试用例预期输出；
• 一条判定规则：一个测试用例。

#判定表简化

• 简化目标：合并相似规则；
• 相似规则判断：两条或以上规则具有相同动作，并且条件项之间高度相似，可以合并；
• - 表示合并后该条件项与取值无关，称为无关条件。

#判定表法主观题答题模板

1. 列条件桩：把所有输入条件写成行。
2. 列动作桩：把所有可能输出或处理动作写成行。
3. 枚举条件组合，形成初始规则列。
4. 删除不可能规则或违反约束的规则。
5. 根据规则填写动作项。
6. 合并动作相同且条件高度相似的规则，用 - 表示无关条件。
7. 每条最终规则生成一个测试用例。

#5.3.4 边界值分析

#基本思想

边界值分析法是对输入域边界值进行测试的黑盒测试方法，通常作为等价类划分的补充，测试用例来自等价类的边界。

软件的两个主要缺陷源：1）条件；2）边界

使用方法：

• 首先确定边界情况；通常输入和输出等价类的边界，就是重点测试的边界情况
• 选取正好等于、刚刚大于、刚刚小于边界的值作为测试数据；
• 不选等价类中的任意典型值替代边界值。

边界值分析法缺点：仅适用于有明确范围的输入，不适用于无边界的情况；不覆盖所有逻辑错误，需要结合等价类划分等其他方法

常见边界值例子：数值范围的最小值和最大值；报表第一行、最后一行；第一列、最后一列；文件第一个记录、最后一个记录。

#测试用例数量公式

基本边界测试：

$$4n+1$$

健壮性边界测试：

$$6n+1$$

其中 $n$ 是存在边界值的参数个数。

边界条件测试：

$$3m$$

m 是边界条件数。

#边界条件测试补充

确定边界条件：

1. 每次只考虑一个参数的边界，固定其他参数
2. 补充确定的关联边界值

#单变量、多变量、分段区间

#边界值分析主观题答题模板

1. 写出每个输入变量的有效范围。
2. 找出每个变量的下边界、上边界和必要的分段边界。
3. 选择基本边界或健壮性边界，并写明公式。
4. 对每个变量列出边界附近取值。
5. 生成测试用例表：编号、输入、选择理由、预期输出。
6. 对无效边界值写清错误提示或拒绝处理。

#5.4 本章主观题方法总表

#5.5 小测关联

第二次小测已考：

• 判定表包含条件项、动作桩；
• 年龄验证中无效等价类；
• 边界值分析 $4n+1$ 的测试数据选择；
• 黑盒与白盒的辨析。

#5.6 本章复习检查题

#填空题

1. 黑盒测试是一种基于________、不要求考察代码、以用户视角进行的测试。
2. 因果图法通过分析输入条件（）与输出结果（）之间的逻辑关系生成测试用例。
3. 健壮性边界测试公式为________。

#选择题

1. 对输入范围 [1,100] 做基本边界测试，最典型的取值应包含：A. 50 B. 1、2、99、100 和正常值 C. 仅 1 和 100 D. 随机 5 个值
2. 判定表中一条规则通常对应：A. 一个测试用例 B. 一个模块 C. 一个缺陷 D. 一个代码分支

#判断题

1. 每个无效等价类都应尽量单独覆盖。
2. 边界值分析通常是等价类划分的补充。
3. 因果图转换为判定表时，不需要考虑约束。

#参考答案

1. 填空：规格说明；原因、效果/结果；$6n+1$。
2. 选择：B；A。
3. 判断：对；对；错。

#第7章03 客观题必背清单

#A. 填空题重点

1. 黑盒测试是一种基于规格说明、不要求考察代码、以用户视角进行的测试。
2. 黑盒测试又称功能测试、基于规格说明的测试。
3. 黑盒测试的实施步骤：熟悉规格说明书、生成测试用例、执行测试、判定测试结果。
4. 黑盒测试是一种基于需求的测试。
5. 黑盒测试前提：需求规格说明书经过仔细评审，隐含需求已经明确化。
6. 黑盒测试实施包括：正面测试、负面测试、边界值测试。
7. 正面测试证明系统能做它应该做的事。
8. 负面测试确保系统不会做它不应该做的事。
9. 黑盒测试用例设计方法包括：等价类划分法、因果图/判定表法、边界值分析法等。
10. 等价类是输入域的某个子集。
11. 有效等价类是满足规格说明的输入数据集合。
12. 无效等价类是不满足输入要求的输入数据集合。
13. 每个有效等价类都要覆盖。
14. 每个无效等价类都要单独覆盖。
15. 因果图中 Ci 表示原因，Ei 表示结果。
16. 因果图四种基本关系：恒等、非、或、与。
17. 因果图输入约束：互斥、包含、唯一、要求。
18. 因果图输出约束：屏蔽。
19. 判定表中的条件对应原因，行动对应结果。
20. 一条判定规则对应一个测试用例。
21. 判定表中 “—” 表示无关条件。
22. 边界值分析是对输入域边界值进行测试的黑盒测试方法。
23. 边界值分析通常作为等价类划分的补充。
24. 软件两个主要缺陷源：条件和边界。
25. 基本边界测试公式：4n+1。
26. 健壮性边界测试公式：6n+1。
27. 边界条件测试公式：3m。

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#B. 选择题重点

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#C. 判断题易错点

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#第7章03 主观题方法总表

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#第7章03 最终记忆主线

这章可以用一句话概括：

黑盒测试是基于规格说明和用户视角的测试，重点通过正面测试、负面测试和边界值测试来检查需求是否实现；其核心用例设计方法包括等价类划分、因果图/判定表和边界值分析，其中等价类解决输入域划分问题，因果图/判定表解决多条件组合逻辑问题，边界值分析解决边界附近容易出错的问题。

本章最需要优先掌握的是：

1. 黑盒测试定义、别名、特点和步骤；
2. 正面测试 vs 负面测试；
3. 有效等价类 vs 无效等价类；
4. 六类等价类划分准则；
5. 每个有效等价类覆盖，每个无效等价类单独覆盖；
6. 因果图四种关系：恒等、非、或、与；
7. 因果图五类约束：互斥、包含、唯一、要求、屏蔽；
8. 判定表条件、行动、规则的含义；
9. 边界值分析的取值原则；
10. 4n+1、6n+1、3m 三个公式及适用场景。