淺析黑盒測試理論及在程序設計中的應用

湯小波

摘要：程序設計是軟件專業的一門重要課程，在完成一個問題的設計思路后，如何判斷其結果的正確性，必須要進行相應的測試，軟件測試方法分為白盒測試與黑盒測試，而黑盒測試對于初學者來說簡單易行，本文針對黑盒測試方法對其原理進行了分析與闡述，并針對實際問題在程序設計中加以分析及應用。

關鍵詞：黑盒 測試

1黑盒測試概述

1.1什么是黑盒測試

黑盒測試也稱功能測試或數據驅動測試，它是指在已知產品所應具有功能前提下，通過測試來檢測每個功能是否都能正常使用。在測試時，把程序看成一個不能打開的黑盒子，在完全不考慮程序內部結構和內部特性的情況下，在程序接口進行測試。

1.2黑盒測試的優缺點

優點如下：比較簡單，與軟件的內部實現無關；從用戶角度出發；基于軟件開發文檔。其缺點如下：覆蓋率較低，大概只能達到代碼量的30%左右；自動化測試復用率較低。

1.3黑盒測試方法

黑盒測試方法主要有五種，分為等價類劃分法、邊界值劃分法、錯誤推測法、場景法和因果圖法。在實際測試用例設計過程中，不僅根據需要、場合單獨使用這些方法，而且常常綜合運用多個方法，使測試用例的設計更為有效。

2等價類法

2.1等價類定義

指某個輸入域的子集合。在該集合中，各個輸入數據對于揭露程序中的錯誤都是等效的。包括有效等價類和無效等價類。有效等價類指符合《需求規格說明書》，合理地輸入數據集合。無效等價類指不符合《需求規格說明書》，無意義地輸入數據集合。

2.2等價類劃分的原則

劃分等價類最重要的原則是集合的劃分。集合劃分為互不相交的子集。確定等價類的原則如下：

如果規定了輸入值的范圍，可以分為一個有效等價類，兩個無效等價類；如果輸入是布爾表達式，可以分為一個有效等價類和一個無效等價類；如果輸入條件規定了輸入值的集合或者“必須如何”的條件，則可以確定一個有效等價類和一個無效等價類；在規定了輸入數據的一組值（假定n個），且程序要對每一個輸入值分別處理的情況下，可確定n個有效等價類和一個無效等價類；在規定了輸入數據必須遵守的規則的情況下，可確定一個有效等價類和若干個無效等價類。

2.3等價類的應用

案例1：輸入X值，當X>0時，輸出1；當X=0時，輸出0；當X<0時，輸出為-1。

利用c#語言編寫程序代碼片斷如下：

Int x=int.parse（System.In.ReadLind（））；

int y；

If（x>0） Y=1； elseif（x=0） y=0 else y=-1；

利用等價類法劃分為三個有效等價類，

根據上述測試，分析與測試結果完全符合預期，程序完全正確。

3邊界值法

3.1邊界值法定義

邊界值法就是假定錯誤發生在輸入和輸出邊界上，并對其進行測試分析的方法，實踐證明，大量的錯誤發生在輸入或輸出范圍的邊界上，而不是輸入或輸出范圍的內部。

3.2邊界法的應用

案例2：利用循環計算前100項的和。利用c#語句編寫代碼片斷如下：

重點關注在循環到終點時的情況，即邊界值為99、100、101時的情況，根據上表分析，當i值在臨近邊界99時，累加情況剛好隨著i值累加到了99，i值為100時，累加剛好到100，i值為101時循環結束。此時剛好累加到100程序終止，可見程序分析和測試結果完全正確。

4場景法

4.1場景法內涵

場景是通過描述流經用例的路徑來確定的過程，這個流經過程要從用例開始到結束遍歷所有基本流和備選流。場景法就是根據這些基本流和備選流的流動過程設計測試用例。

4.2場景法應用

案例3：從甲地到乙地，經過二次猜數游戲方能順利到達，每次猜數最多只能猜三次，猜錯則被淘汰，否則正常通過。用偽代碼編寫c#程序如下：

Booleanf=true；

For（int i=1；i<=3；i++）

{猜數；if（猜錯） f=false；}

For（int i=1；i<=3；i++）

{猜數；if（猜錯） f=false；}

If（f）通過； else不通過；

將上述三種場景進行測試分析，程序完全符合預期，程序設計正確。

5其它方法簡述

因果圖法是一種利用圖解法分析輸入的各種組合情況，從而設計測試用例的方法，它適合于檢查程序輸入條件的各種組合情況。錯誤推測法是根據經驗和直覺推測程序中所有可能存在的各種錯誤，從而有針對性地設計測試用例的方法。

綜述，在程序設計中充分利用軟件測試的方法和原理可以有效地檢測和防止程序中發生的各種錯誤，對于提高程序的分析和設計能力具有重要的意義，豐富了軟件過程設計思想。