CN100568179C - 一种基于关系的测试用例生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于关系的测试用例生成方法，包括：根据类别选择待测图形用户界面中每一控件的测试点；对每一控件按每个因素的所有水平都被取到的原则进行取值并对关联控件进行完全组合再合并；根据待测功能的引用关系和用例模板生成测试用例；合并以上测试用例生成待测功能的所有测试用例。这种方法结合边界值测试和等价类测试，针对界面测试中的常见控件进行了严谨、规范、全面的测试点设计，然后将每一类控件的测试设计点固化为一组测试用例生成规范，便于引用和扩展，再通过对控件相关性及功能相关性的分析，利用控件关系图和功能关系图进行用例设计，使测试用例输入值的选择更有针对性，因而可极大提高GUI测试设计的效率和质量。

Description

一种基于关系的测试用例生成方法

技术领域

本发明涉及软件测试用例，具体涉及图形用户界面GUI中一种基于控件关系和功能关系的测试用例生成方法。

背景技术

(一)软件测试

广义的软件测试包含了软件生命周期各个阶段对软件满足需求的测试和验证，例如产品是否符合用户的需求，产品的性能、易用性等。

狭义的软件测试可以归纳为对模型：Y＝F(X1，X2，...，Xn)的测试，其中X1，X2，...，Xn为输入的变量，F为对变量X1，X2，...，Xn的一种变换，Y为期望的结果。各种不同的测试用例设计方法，实际上就是对函数F的不同设计。

软件中，许多变量可能有无限多个取值，而软件测试由于资源的限制和工程的需要，只能从中选取一部分进行测试，因此选取合适的样本至关重要。样本是指一个输入变量的一个确定的值，如X11、X12是变量X1的两个样本，输入样本是指所有变量确定值的组合，如(X11，X21，...，Xn1)是一个输入样本，一个测试用例是指一个确定的输入样本及其对应的预期输出结果，测试一个软件，需要一组足够数量的测试用例。

在测试时按照测试用例中指定的输入样本运行被测系统得到实际输出结果，若实际输出结果与测试用例的预期输出结果相符，则表示此次测试通过；若不相符，则表示此次测试不通过，被测软件实体在此情况下存在故障。随着软件复杂度的增加，软件测试过程中需设计的测试用例数量大大增加，尤其是图形用户界面(Graphics User Interface，GUI)的测试，由于GUI中含有大量的控件，每一个控件都可以看作一个变量，有的GUI中含有十几个，甚至几十个变量，每个变量又有上千个水平，然而在实际情况中不可能进行穷举测试，所以实际测试中所使用的测试输入样本集合总是穷举测试输入样本集合的一个子集。测试输入样本的分布情况直接决定了测试所能发现的问题，也决定了最终的测试质量和效果。测试用例设计就是在给定的输入域中寻找有代表性的值，并对各个变量的输入值进行合理组合，以得到合理分布的测试输入样本集合，保障最终的测试效果。不仅如此，软件还要进行大量的异常测试，以保证程序在输入错误的情况下仍然能够正常的运行，实际上许多程序处理异常流程的代码比处理正常流程的代码还要多，异常测试也一直是软件测试的重点。

(二)现有软件测试用例设计方法

现有技术中主要采用以下方法设计软件测试用例并根据相应软件测试用例进行软件测试：

其一，测试人员根据测试经验，对每个因素随机选择输入样本值，然后对这些值进行随机组合设计测试用例。

例如：对于测试模型，Y＝F(X1，X2)

编号	X1	X2
			1	X11	X21
2	X12	X22
			3	X13	X23

测试人员可以选择(X11，X21)，(X13，X22)等，由于这种测试具有很强的随机性，测试的覆盖率低，使得测试工作存在很高的风险，软件产品的质量也得不到保证。

其二，正交测试用例设计法，就是采用正交设计法进行测试样本采集，并设计测试用例用于软件测试的方法。

正交测试用例设计法来源于试验设计中的正交试验法，正交试验法依据Galois理论，从大量的实验数据中挑选适量的，有代表性的点(测试用例)，从而合理地安排实验(测试)的一种科学实验设计方法。正交试验设计是研究多因素多水平的一种设计方法，应用于测试用例设计的步骤如下：

1.确定有哪些因素(变量)，每个因素有哪几个水平(变量的取值)；

2.选择适合的正交表；

3.把变量的值映射到表中；

4.把每一行的各因素水平的组合作为一个测试用例；

例如：对于测试模型，Y＝F(X1，X2，X3)，X1、X2、X3各有三个水平，其正交设计表如下：

编号	X1	X2	X3
				1	X11	X21	X31
2	X11	X22	X32
				3	X11	X23	X33
4	X12	X21	X32
				5	X12	X22	X33
6	X12	X23	X31
				7	X13	X21	X33
8	X13	X22	X31
				9	X13	X23	X32

把各个变量对应的值代入表中，可以获得9组测试用例。正交试验法设计测试用例的数目最少为水平的平方，那么当水平数较多时，测试用例的数目成指数级增长，因此正交试验法适用于水平数较少的测试用例设计。当水平数较大时，下面的均匀测试用例设计法更适用。

其三，均匀测试用例设计法，就是采用均匀设计表进行测试用例设计的方法，它的步骤和正交测试用例设计法类似，举例如下：

对于测试模型，Y＝F(X1，X2)

编号	X1	X2
			1	X11	X21
2	X12	X22
			3	X13	X23
4	X14	X24

5

X15

X25

通过对样本表进行拟和，查询均匀表后取得的测试用例样本为：

(X11，X22)，(X12，X24)，(X13，X21)，(X14，X23)，(X15，X25)

均匀测试用例设计法设计的测试用例对每个因素的每个水平都进行了取值，但是对因素之间的相互影响考虑不够，比如X1和X2是一对关键字，那么就应该对X1和X2取重复值的情况进行测试，均匀用例设计法无法做到这一点。

正交测试用例设计法和均匀测试用例设计法都来源于试验设计，它们是为了确定各个因素之间的相互关系对结果的影响而设计的试验方法，而在软件测试用例设计中，各个因素之间的相互关系已经确定了，有许多因素是相互独立、互不影响的，这时候采用上述方法进行测试用例设计，依然对这些相互独立的因素进行多次的交叉试验，导致大量的测试用例冗余或者测试遗漏，加大了测试的成本和风险。

软件中的各个功能往往都是相互关联的，正交测试用例设计法和均匀测试用例设计法也无法针对功能之间的引用关系进行用例设计。。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种基于关系的测试用例生成方法，能利用控件之间和功能之间的相互关系进行用例设计，对于相互独立的控件，只进行控件优选取值的覆盖；对于存在关联关系的控件，则不仅对他们的取值进行覆盖，还要针对控件之间的关系进行用例设计，使用这种方法生成的测试用例在保证测试用例的完备性的同时，测试用例的数目也在一个可控的范围内。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种基于关系的测试用例生成方法，包括以下步骤：

1.1)根据对应类别选择待测图形用户界面中每一控件的测试点；

1.2)对每一控件按每个因素的所有水平都被取到的原则进行取值，再对其中关联控件进行完全组合，关联控件是指取值相互影响的控件，然后由所述取值加上所述完全组合中没有被所述取值覆盖的组合后生成测试用例；

1.3)根据待测功能的引用关系和用例模板生成测试用例；

1.4)合并步骤1.2)和1.3)中测试用例生成所述待测功能的所有测试用例。

按照本发明提供的生成方法，所述步骤1.1)还包括根据测试需要添加、修改、删除测试点。

按照本发明提供的生成方法，所述步骤1.1)是利用测试用例设计软件中的测试点管理模块进行。

按照本发明提供的生成方法，所述步骤1.2)中取值可采用包括但不限制于均匀测试用例设计法和线性测试用例设计法。

按照本发明提供的生成方法，所述步骤1.2)中完全组合包括对对应关联控件外的其他待测图形用户界面中的控件取任意值。

按照本发明提供的生成方法，所述关联控件是一组关联控件或者是分开的多组关联控件，当关联控件组数大于一组时，所述步骤1.2)中完全组合是对每一组独立进行完全组合后再组合。

按照本发明提供的生成方法，所述步骤1.3)中的用例模板包括测试项：被功能B引用的功能A的数据不能被删除；没有被功能B引用的功能A的数据可以被删除；功能A中的引用控件能够显示所有的功能B中添加的数据；其中，功能B引用功能A。

按照本发明提供的生成方法，所述步骤1.2)基于控件关系图；所述步骤1.3)基于功能引用关系图。

本发明提供的一种基于关系的测试用例生成方法，结合边界值测试和等价类测试的理论，针对界面测试中的常见控件，分类进行了严谨、规范、全面的测试点设计，然后将每一类控件的测试设计点固化为一组测试用例生成规范，便于引用和扩展。通过对控件相关性及功能相关性的分析，利用控件关系图和功能关系图进行用例设计，在测试用例输入值的选择上更有针对性，因而可以极大提高GUI测试设计的效率和质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是本发明测试用例实现方法中利用辅助测试用例设计系统RGTCase总体框图；

图2是本发明的控件关系示意图；

图3是本发明的因素水平排列图；

图4是本发明的一个GUI界面示意图；

图5是本发明的功能关系示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明方法的关键步骤，具体包括：

A、针对GUI的对话框、按钮、类似的功能和关联的控件等设计关键测试点；

B、根据需求和详细设计确定控件关系图，依照控件之间的独立关系和关联关系设计测试用例；

C、根据功能之间的引用关系确定功能关系图，按照功能关系图设计测试用例；

步骤A进一步包括：

A1、依据边界值测试、等价类测试和各种异常测试的经验优选每一种控件的测试点；

A2、把各个控件的测试点制作成模板，便于以后的引用和扩展。

步骤B进一步包括：

B1、依据控件之间的独立关系和关联关系，确定控件关系图；

B2、按照控件关系图中的独立控件设计独立测试用例，对每个控件的取值只进行一次覆盖；

B3、按照控件关系图中的关联控件设计关联测试用例。

步骤C进一步包括：

C1、根据功能之间的引用关系，确定功能关系图；

C2、按照功能关系图中其他功能对本功能的引用关系设计关联功能的测试用例；

对于独立控件的用例设计只要能够保证其测试点在测试用例中都能够取到就可以，对于关联控件和关联功能的用例设计，则要根据他们之间的关联关系组合出测试用例。

第二步，结合本发明一个具体实施例进行详细说明：

(一)本实施例使用的辅助测试用例设计系统RGTCase

如图1所示，该系统包括四个模块：测试点管理模块11、关联关系模块、测试用例生成模块14和测试用例显示模块15，其中：

测试点管理模块11：负责各个控件测试点的管理和维护，可以根据经验值和测试需要添加、修改、删除测试点；

关联关系模块：包括控件关联关系模块12和功能关联关系模块13，分别管理和维护控件和功能的关联关系，各种关系的测试用例生成方式的设计，可以录入新的关联关系，修改和删除旧的关联关系；

测试用例生成模块14：核心模块，负责测试用例的生成。读取测试点管理模块和控件关联关系模块的数据，按照排列规则和关联关系生成测试用例；输入信息为：控件的名称、数量、关联控件的类别和数量；输出信息为：测试用例；

测试用例显示模块15：把生成的测试用例依照一定的格式显示出来。

(二)结合辅助测试用例设计系统RGTCase说明本发明的具体实施

为实现所述第一步，也就是完成RGTCase中的测试点管理，我们将GUI的对话框和按钮进行如下的分类：数字输入框、字符输入框、下拉式选择框、选项式选择框和选择按钮等。这些对话框的测试点都可以固化，另外测试中还会发现一些相似的界面，它们的测试点也可以固化。我们将这些相同或者相似的东西设计成模板，然后对它们进行复用，就可以实现测试点的快速生成。如：

数字输入框的测试点有：

(1)输入为空；

(2)输入数字、字母、字符时的限制；

(3)最小值测试；

(4)最大值测试；

(5)中间值测试；

(6)小于最小值测试；

(7)大于最大值测试；

(8)重复值测试；

字符输入框的测试点有：

(1)输入为空；

(2)输入数字、字母、字符时的限制；

(3)最长字符测试；

(4)最短字符测试；

(5)重复值测试；

下拉式选择框的测试点有：

(1)不做任何选中时的测试；

(2)下拉框各选择项的正确性测试；

(3)选择第一项的测试；

(4)选择最后一项的测试；

(5)选择中间任意一项的测试；

(6)选择重复值的测试；

相似的功能点

某些功能点具有很大的相似性，如：某软件的保存功能，在一般查询、高级查询和数据分析中都有保存的功能，它们是非常相似的，那么我们只要完成一处保存的测试点设计，把它制成模板，其他地方的保存功能就可以通过复用快速生成。

关联控件的测试点

关联控件是指取值相互影响的控件，如控件A的取值小于控件B的取值，则A和B就是关联控件，对于小于关系的控件可以设计如下的测试点：

(1)A小于B；

(2)A等于B；

(3)A大于B；

独立控件和关联控件的测试点可以根据测试理论和经验值进行设计，不是一成不变的，这种设计便于测试用例的标准化和快速生成。

为实现第二步，也就是辅助测试用例设计系统RGTCase中的关联关系的管理，需要首先确定GUI的控件关系图。如果控件A的取值影响到控件B的取值，则从A到B画一条有向边，例如：按钮A选中，则字符输入框B可以输入字符，就从A到B画一条有向边；再例如：输入A小于输入B，那么就从A到B画一条有向边，同时从B到A画一条有向边，因为这时候A和B的取值是相互影响的。对某个GUI中的所有控件按照它们之间的相互影响进行遍历就会获得GUI的控件关系图，控件关系图反映了控件之间的相互关系，该图中的孤立点表示该控件是独立控件，它的取值不会影响到其他的控件，也不会受到其他控件取值的影响，如附图2中的控件3和控件4；控件关系图中存在有向边的控件称为关联控件，关联控件说明了两个或者两个以上的控件的取值存在着某种联系，进而它们取值的组合影响到测试的结果，如附图2中的控件1和2是一对取值相互影响的关联控件。有的界面可能有多组关联的控件，关联控件的组数称为强度，强度越大，表明界面中存在关联关系的控件越多，界面就越复杂，设计的用例也会相应的增加。

先进行独立控件的用例设计，由于独立控件的各个因素之间不存在相互的影响，因此不需要对他们进行各种组合测试，独立控件的用例设计只要能够保证每个因素的所有水平都被取到就可以了，满足这个条件的算法有很多，均匀测试用例设计法也是其中的一种，由于均匀测试用例设计法受均匀表的限制，对于因素数大于水平数的情况无法产生均匀表。如果按照水平的固有顺利进行选择，各种异常情况又过于集中，因此，我们就像均匀表的制作过程一样采用一种平滑的方式进行，也就是说将原来的最后一个水平与第一个水平接起来组成一个圈，然后从任一处开始定为第一个水平按照圈子的原方向排第二个水平，第三个水平····如图3所示，如果从3开始，则水平的排列顺序为：3，4，5，6，1，2。对于第一行的水平排列也按照这个规则进行，一旦排定第一行，各个列的第一个值也就确定了，后续值的排列就按照平滑规则进行。

关联控件的用例设计要根据其关联关系进行完全组合测试设计，例如：控件A和B是一对组合关键字，则应该设计的测试用例为：(1)A相同，B不同；(2)A不相同，B相同；(3)A相同，B相同；(4)A、B都和已有的数据不同。

下面结合一个实例说明基于控件关系图的测试用例生成过程。

例子：Form1界面有四个变量，其中选择框1和输入框1是组合关键字，输入框2和输入框3的取值互不影响(如图4所示)。

其中：

选择框1：从1-1024共1024种选择；

输入框1：字符输入框；

输入框2：字符输入框；

输入框3：数字输入框；

基于控件关系图的测试用例生成过程如下：

步骤1.首先确定各个控件的类别，根据控件的类别选择测试点。上例中有一个下拉式选择框、两个字符框、一个数字输入框。它们的测试点在第一步中已经进行了设计，如下：

下拉式选择框有6个测试点：(1)不做任何选中时的测试；(2)下拉框各选择项的正确性测试；(3)选择第一项的测试；(4)选择最后一项的测试；(5)选择中间任意一项的测试；(6)选择重复值的测试。

字符输入框有5个测试点：(1)输入为空；(2)输入数字、字母、字符时的限制；(3)最长字符测试；(4)最短字符测试；(5)重复值测试。

数字输入框有8个测试点：(1)输入为空；(2)输入数字、字母、字符时的限制；(3)最小值测试；(4)最大值测试；(5)中间值测试；(6)小于最小值测试；(7)大于最大值测试；(8)重复值测试。

步骤2.根据控件之间的相互关系画出控件关系图。关联控件A和B为相互影响关系，功能C和功能D为独立控件，它们的关系如图2所示。

步骤3.进行独立控件的用例设计。由于用例必须包含关联控件的取值，对于关联控件，同样的按照水平排列的原则，进行排列取值，方法如下：

1.列出步骤1中各个变量的取值。

Run	A	B	C	D
					1	1	1	1	1
2	2	2	2	2
					3	3	3	3	3
4	4	4	4	4
					5	5	5	5	5
6	6	-	-	6
					7	-	-	-	7
8	-	-	-	8

由于各个控件的测试点数量是不同的，而且直接进行测试点的组合异常情况过于集中，因此需要对它们进行重新的排列。

2.平滑列出各个变量的取值，组合出测试用例。第一行是按照自然序号进行排列的，如果某个控件分配的序号大于它的测试点数量，则按照排列规则中的对应值填写。

Run	A	B	C	D
					1	1	2	3	4
2	2	3	4	5
					3	3	4	5	6

4	4	5	1	7
					5	5	1	2	8
6	6	2	3	1
					7	1	3	4	2
8	2	4	5	3

组合出的独立控件的测试用例为：T1：(1，2，3，4)，T2：(2，3，4，5)，T3：(3，4，5，6)，T4：(4，5，1，7)，T5：(5，1，2，8)，T6：(6，2，3，1)，T7：(1，3，4，2)，T8：(2，4，5，3)

步骤4.进行关联控件的用例设计

该例中只有控件A和控件B是关联控件，它们是一对组合关键字，其测试点为：

(1)A相同，B不同，C、D任意输入；(2)A不同，B相同，C、D任意输入；(3)A、B均相同，C、D任意输入；(4)A、B均不相同，C、D任意输入；

测试点(1)已经在独立控件用例设计中的T2，T8覆盖；测试点(2)被T2，T7覆盖；测试点(4)被T2，T3覆盖，因此只需要设计测试点(3)的用例就可以了，如(3，4，2，6)。

把步骤3和步骤4中设计的测试用例合在一起，共有9个测试用例即可覆盖完成该功能的测试，如果利用正交测试用例设计法至少要设计64个测试用例，基于控件关系图的用例设计法由于没有对独立控件进行交互的用例设计，测试用例的数量得以大大减少。

第三步根据功能关系图设计测试用例。功能关系图反映了功能之间的引用关系，如果功能B引用了功能A，则从A到B画一条有向边。对某个模块的所有功能按照引用关系进行遍历，就会得到该模块的功能关系图，然后就可以利用该图中的引用关系进行用例的设计了，下面以功能关系图5为例说明这一过程：

步骤1设计引用关系的测试用例模板

以功能B引用功能A为例，对A进行用例设计，其用例的模板包括至少如下测试项：

(1)被B功能引用的A的数据不能被删除；

(2)没有被B引用的A的数据可以被删除；

(3)A中的引用控件能够显示所有的B功能中添加的数据；

步骤2确定一项功能的关联功能，通过对功能关系图的分析，找出该功能的邻接结点，这些邻接结点就是它的关联功能，如图5中功能2的关联功能是：功能1、功能3和功能4。

步骤3根据步骤1的用例设计模板和步骤2的关联功能进行用例的设计，那么功能2的测试用例包括：

(1)功能2的引用控件中能够显示功能1的所有数据；

(2)功能2的被功能3和功能4引用的数据不能够被删除；

(3)功能2的没有被功能3和功能4引用的数据可以被删除；

(4)功能3和功能4的引用控件能够显示功能2的所有的数据；

最后，把第二步和第三步设计的测试用例合在一起，就得到了一项功能的所有测试用例，然后就可以使用这些测试用例进行测试了。

本发明第三步所提供的功能关系图还可以进一步用于回归测试和故障单验证等的波及测试，假定一个新的版本功能A进行了改动，要对其进行回归测试，除了对这种改动进行测试之外，还要按照第三步所述的方法进行关联功能的波及测试，验证功能A的改动没有造成其他功能的失败。

综上，本发明由于通过关系图设计测试用例，可大大提高软件测试用例的质量和覆盖范围，同时软件测试所需测试用例较少，可保障软件测试质量，并有效降低软件测试成本。

上述仅以优选实施例对本发明进行说明，非因此即局限本发明的权利范围，利用控件之间的影响关系和功能之间的引用关系进行测试用例设计是本发明的核心思想，因此，在不脱离本发明思想的情况下，凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均理同包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1、一种基于关系的测试用例生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)根据对应类别选择待测图形用户界面中每一控件的测试点；

1.2)对每一控件按每个因素的所有水平都被取到的原则进行取值，再对其中关联控件进行完全组合，关联控件是指取值相互影响的控件，然后由所述取值加上所述完全组合中没有被所述取值覆盖的组合后生成测试用例；

1.3)根据待测功能的引用关系和用例模板生成测试用例；

1.4)合并步骤1.2)和1.3)中测试用例生成所述待测功能的所有测试用例。

2、根据权利要求1所述生成方法，其特征在于，所述步骤1.1)还包括根据测试需要添加、修改、删除测试点。

3、根据权利要求1或2所述生成方法，其特征在于，所述步骤1.1)是利用测试用例设计软件中的测试点管理模块进行。

4、根据权利要求1所述生成方法，其特征在于，所述步骤1.2)中取值采用均匀测试用例设计法。

5、根据权利要求1所述生成方法，其特征在于，所述步骤1.2)中取值采用线性测试用例设计法。

6、根据权利要求1所述生成方法，其特征在于，所述步骤1.2)中完全组合包括对对应关联控件外的其他待测图形用户界面中的控件取任意值。

7、根据权利要求1所述生成方法，其特征在于，所述关联控件是一组关联控件或者是分开的多组关联控件，当关联控件组数大于一组时，所述步骤1.2)中完全组合是对每一组独立进行完全组合后再组合。

8、根据权利要求1所述生成方法，其特征在于，所述步骤1.3)中的用例模板包括测试项：被功能B引用的功能A的数据不能被删除；没有被功能B引用的功能A的数据可以被删除；功能A中的引用控件能够显示所有的功能B中添加的数据；其中，功能B引用功能A。

9、根据权利要求1所述生成方法，其特征在于，所述步骤1.2)基于控件关系图；所述步骤1.3)基于功能引用关系图。

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