CN102662644B - 一种使用流程图生成测试案例的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用流程图生成测试案例的方法，包括如下步骤：对流程图进行合法性检查后历遍流程图中的所有图元，获得连接线两端的图元ID；建立具有所有连接线的起点和终点、开始节点和结束节点的有向图邻接矩阵,然后从StartID开始按照拓扑顺序对除连接线图元外的每个图元生成测试单元并且按序加入到测试案例中，利用邻接矩阵检查后续的结点ID，直至检测到结束节点EndID为止；将测试单元映射到测试步骤；生成测试步骤后在测试案例中从起始节点开始，每获取一个测试单元，通过映射执行对应的测试步骤，从而运行相应的操作,直到遇到结束节点为止，具有在测试案例的执行过程中以流程图的形式表现程序的逻辑过程和数据流方向，便于理解和设计等优点。

Description

一种使用流程图生成测试案例的方法

技术领域

本发明涉及一种使用流程图生成测试案例的方法。

背景技术

可视化编程技术的主要思想是用图形工具和可重用部件来交互地编制程序。它把现有的或新建的模块代码封装于标准接口封包中，作为可视化编程编辑工具中的一个对象，用图符来表示和控制。可视化编程技术中的封包可能由某种语言的一个语句、功能模块或数据库程序组成，由此获得的是高度的平台独立性和可移植性。在可视化编程环境中，用户还可以自己构造可视控制部件，或引用其他环境构造的符合封包接口规范的可视控制部件，增加了编程的效率和灵活性。

虽然传统可视化编程方法能够很好的提高软件开发效率，缩短开发周期，但是仍存如下问题：首先对于许多项目开发者来说，在开发过程中更多关注程序功能的实现，随着程序规模的扩大，程序的数据流方向以及逻辑关系将难以控制，增加了产生程序臭虫的概率。另外，一般的编程方法(包括可视化与非可视化语言)实现的程序，如果没有完整的程序设计说明书以及准确的流程图的支持，后期维护人员就需要花费大量的时间与精力去阅读代码来理解其中的流程和逻辑关系，这在很大程度上增加了程序的开发和后期的维护成本。

发明内容

本发明为了弥补上述编程方法存在的不足，而提供一种能够将传统编程语言与流程结构图相混合的新型的可视化编程方法，能够使程序开发人员利用流程图图元方框，表达编程思想，生成测试案例，执行相应的逻辑操作，完成相应的任务，提出一种使用流程图生成测试案例的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种使用流程图生成测试案例的方法，包括如下步骤：

1)对流程图进行合法性检查；

2)历遍流程图中的所有图元，如果图元是连接线，则解析出连接线的出发节点和终止节点，获得连接线两端的图元ID，并将邻接矩阵中对应的节点置为连接状态；如果连接线的某一端节点是开始节点将邻接矩阵中对应的节点设为StartID；如果连接线的某一端节点是结束节点将邻接矩阵中对应的节点设为EndID；如果既不是开始节点又不是结束节点就继续下一次循环；

3)通过步骤2)建立一张具有所有连接线的起点和终点、开始节点和结束节点的有向图邻接矩阵，将邻接矩阵中从StartID开始按照拓扑顺序对除连接线图元外的每个图元生成测试单元并且按序加入到测试案例中，利用邻接矩阵检查后续的结点ID，直至检测到结束节点EndID为止；

4)将测试单元映射到测试步骤中，根据测试步骤的类型调用对应的方法；如果测试步骤是循环类型，则调用循环子序列生成方法；如果测试步骤是分支类型，则调用分支子序列生成方法；如果测试步骤是普通类型，则线形执行；

5)生成测试步骤后，在测试案例中从起始节点开始，每获取一个测试单元，通过映射执行对应的测试步骤，从而运行相应的操作，直到遇到结束节点为止。

进一步的，所述分支子序列生成方法具体包括如下步骤：

21)将测试步骤按序加入到IF分支子序列，加入测试步骤的时候递归创建测试单元，当遇到一个结点的入度大于1的时候该结点就可能是汇合结点，将该结点记录记作IfTmpEnd，并暂停对IF分支子序列的处理；

22)处理ELSE子序列，同样扫描入度大于1的疑似汇合结点，将这样的结点记作ElseTmpEnd，并暂停对ELSE分支子序列的处理；

23)如果IfTmpEnd和ElseTmpEnd相等，则该结点就是分支汇合结点，；否则进入判断IfTmpEnd和ElseTmpEnd的拓扑顺序，如果IfTmpEnd先于ElseTmpEnd则跳转到步骤21)，否则跳转到步骤22)。

进一步的，所述步骤1)对流程图进行合法性检查包括如下步骤：

31)设置图元节点约束，将一般图元节点设为：可以有多个输入，只能有一个输出，输出不能形成回路；将分支图元节点设为：可以有多个输入，只能有两个输出，其中标记为“Y”的输出对应测试单元中的IF分支，另一个对应ELSE分支，输出不能形成回路；将循环图元节点设为：只能有一个输入，只能有两个输出，其中标记为返回的输入形成循环回路，另一条代表循环的出口，循环出口的输出不能形成回路，形成循环回路的输出可以任意指定；将连线设为：所有连线必须两头都连接测试步骤，如果连接线一端未能连接测试步骤则视为非法；

32)设置测试流程图的约束，利用回环连接线来表示循环，引入了开始结点和结束结点，测试流程图必须含有一个开始结点，且只能有一个开始结点，将第一个测试步骤连接到开始结点之后，测试流程图在完结处必须要有一个结束结点，不允许使用其他结点作为一条链路的终结点。

本发明的有益效果为：

(1)、在测试案例的执行过程中以流程图的形式表现程序的逻辑过程和数据流方向，便于理解和设计。

(2)、将程序语句模块化成图元，各图元相互独立，简化程序的复杂性，提高程序编写实现效率。

(3)、程序开发者可以方便的通过转换图元内容和箭头标志来改变程序的执行过程和结果。

(4)、该方法可以在相应的图元上设置断点，逐步引导数据流方向，极大的便于测试人员的测试调试工作。

附图说明

图1是测试案例生成方法的流程图；

图2是分支子序列生成方法流程图；

图3是循环子序列生成方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

1、图形编辑规则

测试案例流程图需要进行合法性检查，不符合规则的流程图不能够生成测试案例。如果流程图编辑器检查到不符合规则的连线，就将该连线设置为虚线，并且不允许用户运行该测试案例。

(1)、图元的约束：图元的约束需要控制测试步骤连接线的属性，在流程图编辑器中流程图就代表测试案例运行的顺序。所以整个流程图应该是可以拓扑排序的，这就要求除了循环控制结点之外由其他结点开始的连线都不能够产生回路。另外由于当前测试案例的运行方式为单线程，所以没有并行的测试步骤，为了简单起见规定每个测试步骤只能有一个后继，如果有并行的测试步骤则将它们转化为串行。

“Process”一般图元的约束：可以有多个输入；只能有一个输出；输出不能形成回路。

“Decision”图元的约束：可以有多个输入；只能有两个输出，其中标记为“Y”的输出对应测试单元中的IF分支，另一个对应ELSE分支；输出不能形成回路。

“Loop Limit”图元的约束：只能有一个输入；只能有两个输出，其中标记为“B”的输入形成循环回路，另一条代表循环的出口；循环出口的输出不能形成回路，形成循环回路的输出可以任意指定。

连线的约束：所有连线必须两头都连接测试步骤，如果连接线一端未能连接测试步骤则视为非法。

(2)、测试流程图的约束：为了方便测试案例方法的实现，测试流程图也有一些约束。首先由于利用回环连接线来表示循环，这样就无法使用拓扑排序方法来查找第一个运行的测试步骤。为了解决这个问题引入了开始结点，测试案例从开始结点的后继结点开始执行。又因为测试步骤是串行执行的，所以不允许存在多条分支，在整个测试流程图中只存在一个开始结点，再结合每个测试步骤的单个出口约束，就可以保证整个测试案例是一个串行的测试步骤。

同理为了标识测试案例的完结，需要引入结束结点，由于存在分支结点一条链路的输入可能存在多条输出链路，所以允许多个结束结点的存在。为了实现以上两点，在测试流程图中添加以下两个约束：

测试流程图必须含有一个开始结点，且只能有一个开始结点。将第一个测试步骤连接到开始结点之后。

测试流程图在完结处必须要有一个结束结点，不允许使用其他结点作为一条链路的终结点。

2、测试案例生成方法

测试案例(testcase)生成方法由测试图的拓扑结构生成测试案例，生成案例的结构和树形编辑器生成的测试案例结构完全相同。由于测试案例的图形编辑器用连接线来表示测试步骤之间的关系。例如用一个回环连接线来形成循环回路，用两个分支链接汇合来形成分支条件的子序列。所以在图形编辑器测试案例生成的方法中，基本的工作首先是利用拓扑排序形成测试单元数组，第二要根据测试步骤间的连线来判断循环子序列和分支子序列。下面就详细介绍这四种方法：

(1)、测试案例生成方法：如附图1所示为测试案例生成方法的流程图，生成一个描述测试步骤连接关系的有向图的邻接矩阵，然后根据该矩阵来生成测试案例。为了生成有向图邻接矩阵首先要扫描Visio图中的所有图元，对每个图元作如下处理：如果图元是连接线则获得连接线两端的图元ID并将此连接线加入到邻接矩阵中；如果图元是开始结点将StartID设置为图元的ID；如果图元是结束结点将EndID设置为图元的ID；如果是一般结点就继续下一次循环。这样经过一轮扫描之后，就可以获得所有连接线的起点和终点，从而建立起一张有向图的邻接矩阵，并且还取得了图的开始结点StartID和结束结点EndID。

生成邻接矩阵后，从StartID开始按照拓扑顺序对除连接线图元外的每个图元生成测试单元并且按序加入到测试案例中。通过邻接矩阵检查测试单元的后续结点的ID值，从而获得该测试单元的后继测试单元。

(2)、测试步骤生成方法：测试案例生成方法产生的测试单元(testunit)，其组合产生的测试案例，仅仅标志了流程图的拓扑结构。为了产生程序能够快速运行的测试案例，必须将测试单元通过测试步骤生成方法映射成测试步骤。

在编辑器中，测试单元对象是一个使用ID值标识的映射，可以快速地由测试步骤的ID找到对应的测试单元。测试单元对象在用户编辑图元的时候就已经生成，并且当用户更改测试步骤的属性时测试单元的属性也会实时更新。当需要生成测试案例时，直接从测试单元对象中就可以获得最新的测试步骤。

测试步骤生成方法根据测试步骤的类型调用相应的函数来生成测试步骤。测试步骤有如下3种类型：

1、循环类型：测试案例中包括从循环节点开始，终止结点含有指向循环结点的连线，既测试步骤中存在回路。

2、分支类型：测试案例中含有分支节点存在两个以上的后继节点，既测试步骤中存在分支。

3、普通类型：测试步骤中不存在分支和回路的情况，既线性执行。

如果测试步骤是循环类型，则调用循环子序列生成方法(CreateLoopTestUnit函数)；如果测试步骤是分支类型，则调用分支子序列生成方法(CreateConditionTestUnit函数)；否则该测试案例的节点就是一般节点，直接返回结点对应的测试单元。

生成测试步骤后，程序可以从起始节点开始，每获取一个测试单元，通过映射执行对应的测试步骤，运行相应的操作。程序遇到结束节点停止运行。

(3)、分支子序列生成方法：分支测试步骤的结构如附图2所示，从分支结点开始到两个分支结点的汇合结点之间的所有测试步骤都属于分支测试步骤的子序列。由于分支子序列中也可能存在分支，所以存在有多个汇合点的情况。如图所示的例子中分支结点A的ELSE子序列中有分支结点B。如果按照分支结点B中IF分支的连接来看，分支结点B的IF子序列就是分支结点A的汇合结点；如果按照ELSE分支的连接来看那么最下面的结点才是汇合结点。显然第二种解释方式是正确的，如果按照第一种方式解释就会使得分支结点A的子序列不完整，第一种解释的错误在于没有将分支结点B作为一个整体来看待。所以不能简单地检查连接线的汇合点，这样会破坏子序列的完整性。

在查找分支结点汇合结点的时候，要利用递归调用来封装子分支结点。具体方法如下所示：

步骤1：将测试步骤按序加入到IF分支子序列，加入测试步骤的时候递归创建测试单元，这样当遇到子分支结点的时候就会作为一个整体来看待。当遇到一个结点的入度大于1的时候该结点就可能是汇合结点，将该结点记录记作IfTmpEnd，并暂停对IF分支子序列的处理，进入到步骤2。

步骤2：处理ELSE子序列，同样要扫描入度大于1的疑似汇合结点，将这样的结点记作ElseTmpEnd，并暂停对ELSE分支子序列的处理，进入到步骤3。

步骤3：如果IfTmpEnd和ElseTmpEnd相等，则该结点就是分支汇合结点，方法终止；否则进入步骤4。

步骤4：判断IfTmpEnd和ElseTmpEnd的拓扑顺序，如果IfTmpEnd先于ElseTmpEnd则跳转到步骤1，否则跳转到步骤2。

由于测试案例只有一个结束，最终总会找到一个共同的汇合结点，所以方法是会结束的。方法复杂度分析，扫描所有测试步骤的复杂度为O(N)，关键在于判断IfTmpEnd和ElseTmpEnd的拓扑顺序。在预处理的时候为每一个结点建立前驱结点的集合，那么判断结点A是否是结点B的前驱时只需要检查结点A是否在结点B前驱集合中就可以。而查找方法可以在logN时间内解决，所以整个方法的复杂度为NlogN。

(4)、循环子序列生成方法：循环结点的生成方法如附图3所示，循环子序列包括从循环开始，终止结点含有到循环结点的连线。所以循环结点的生成方法也比较简单，只要按序将测试步骤加入到循环子序列中，当遇到含有到循环结点连线的测试步骤时退出。

SmartController是一套由浙江大学CCNT实验室ESE工程组自主开发的开放式ECU环仿真测试工具。其能够提供完整的测试开发功能，支持仿真接口的图形化配置、测试案例的图形化设计、测试案例库管理等功能，可以使得测试更加自动化、系统化。

本发明在SmartController软件上获得了实现，能够通过流程图建立测试案例，对采集到的数据进行测试。以一个测试电源状态的实例来演示该发明的具体实施步骤：

(1)、在project的Modules(模块)中新建一个Power(电源)测试案例

(2)、选定多个图元，包括Open power(打开电源)模块、Get Volt(获取电源电压值)模块、Set Volt(设定电源电压)模块、Read Current(读取电源电流)模块、Set Current(设定电源电流)模块以及Close Power(关闭电源)模块，并分别拖入测试案例中

(3)、在图元的属性中填入对应的设定代码。在Set Volt模块的Volt Value属性与Set Current模块的Current Value属性中分别设定电源电压和电流值为5和10。同时设置各个模块的Delay(延时)属性为100(毫秒)。设置各个模块的Abort On Fail属性为True，既若测试单元测试发生异常则放弃余下测试步骤。

(4)、首先打开电源，读取当前电源电压和电流值，然后设定电源电压值，再次读取当前的电源电压和电流值，设定电源电流值，读取当前电源电压和电流值，最后关闭电源。使用带箭头的黑线按照如上逻辑顺序将各个测试单元连接起来，完成流程图测试案例的设计

(5)、点击运行按钮，启动整个测试用例

(6)、程序按流程图所示延箭头方向分步前进

(7)、程序执行结束，Console(控制台)面板显示测试结果，表明各个图元的运行状态。若图元为绿色，表示成功通过测试；若图元为红色，则表示该测试案例在此图元对应的测试单元上发生未通过情况

(8)、在Set Current模块对应的图元上设置断点

(9)、再次启动测试用例，程序会停止在该断点上

(10)、不断点击下一步，程序按图元逐步前进

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (2)

1.一种使用流程图生成测试案例的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对流程图进行合法性检查；

2)历遍流程图中的所有图元，如果图元是连接线，则解析出连接线的出发节点和终止节点，获得连接线两端的图元ID，并将邻接矩阵中对应的节点置为连接状态；如果连接线的某一端节点是开始节点将邻接矩阵中对应的节点设为StartID；如果连接线的某一端节点是结束节点将邻接矩阵中对应的节点设为EndID；如果既不是开始节点又不是结束节点就继续下一次循环；

3)通过步骤2)建立一张具有所有连接线的起点和终点、开始节点和结束节点的有向图邻接矩阵，将邻接矩阵中从StartID开始按照拓扑顺序对除连接线外的每个图元生成测试单元并且按序加入到测试案例中，利用邻接矩阵检查后续的节点ID，直至检测到结束节点EndID为止；

4)将测试单元映射到测试步骤中，根据测试步骤的类型调用对应的方法；如果测试步骤是循环类型，则调用循环子序列生成方法；如果测试步骤是分支类型，则调用分支子序列生成方法；如果测试步骤是普通类型，则线形执行；

5)生成测试步骤后，在测试案例中从起始节点开始，每获取一个测试单元，通过映射执行对应的测试步骤，从而运行相应的操作，直到遇到结束节点为止；

其中所述分支子序列生成方法具体包括如下步骤：

21)将测试步骤按序加入到IF分支子序列，加入测试步骤的时候递归创建测试单元，当遇到一个结点的入度大于1的时候该结点就可能是汇合结点，将该结点记录记作IfTmpEnd，并暂停对IF分支子序列的处理；

22)处理ELSE子序列，同样扫描入度大于1的疑似汇合结点，将这样的结点记作ElseTmpEnd，并暂停对ELSE分支子序列的处理；

23)如果IfTmpEnd和ElseTmpEnd相等，则该结点就是分支汇合结点，否则进入判断IfTmpEnd和ElseTmpEnd的拓扑顺序，如果IfTmpEnd先于ElseTmpEnd则跳转到步骤21)，否则跳转到步骤22)。

2.根据权利要求1所述的一种使用流程图生成测试案例的方法，其特征在于，所述步骤1)对流程图进行合法性检查包括如下步骤：

31)设置图元节点约束，将一般图元节点设为：可以有多个输入，只能有一个输出，输出不能形成回路；将分支图元节点设为：可以有多个输入，只能有两个输出，其中标记为“Y”的输出对应测试单元中的IF分支，另一个对应ELSE分支，输出不能形成回路；将循环图元节点设为：只能有一个输入，只能有两个输出，其中标记为返回的输入形成循环回路，另一条代表循环的出口，循环出口的输出不能形成回路，形成循环回路的输出可以任意指定；将连接线设为：所有连接线必须两头都连接测试步骤，如果连接线一端未能连接测试步骤则视为非法；

32)设置测试流程图的约束，利用回环连接线来表示循环，引入了开始结点和结束结点，测试流程图必须含有一个开始结点，且只能有一个开始结点，将第一个测试步骤连接到开始结点之后，测试流程图在完结处必须要有一个结束结点，不允许使用其他结点作为一条链路的终结点。