测试用例的基本要素与设计方法详解
测试用例的基本要素与设计方法详解
测试用例是软件测试过程中的核心要素，它不仅为测试执行者提供了明确的指导，还是实现测试自动化、评估需求覆盖率和复用测试资源的基础。本文将详细介绍测试用例的基本要素、设计方法及其带来的好处，帮助读者掌握这一关键的测试技能。
测试用例的基本要素
测试用例（Test Case）是为了实施测试而向被测试的系统提供的一组集合，这组集合包含：测试环境、操作步骤、测试数据、预期结果等要素。一个优秀的测试用例应该满足以下标准：
- 表达清晰，无二义性：用例描述应简洁明了，避免产生歧义。
- 可操作性强：测试步骤应具体可行，使不熟悉业务的人也能快速上手。
- 输入输出明确：每条用例应只有一个明确的预期结果。
- 可维护性好：用例应易于更新和维护。
- 需求覆盖率高：用例应全面覆盖需求，确保测试的完整性。
测试用例带来的好处
- 测试执行者的依据：为测试人员提供明确的操作指南。
- 工作可重复性：是实现自动化测试的基础。
- 需求覆盖率评估：帮助评估测试用例对需求的覆盖程度。
- 用例复用：可以重复使用，节省测试成本。
- 积累测试方法思路：为后续测试提供参考和借鉴。
测试用例的设计方法
基于需求进行测试用例的设计
基于需求设计测试用例是测试设计和开发测试用例的基础，第一步就要分析测试需求，验证需求是否正确、完整、无二义性，并且逻辑自洽。在需求正确的基础上细化测试需求，从测试需求提炼出一个个测试点或者测试项，然后根据每一个测试点进行测试用例的设计。
在分析测试需求时，一般分为功能测试需求和非功能测试需求。
功能需求测试分析
对于功能测试中，可以借助功能框图来帮助我们进行测试的需求分析。概括起来，功能测试需求包括以下，通常包括以下几个方面：
- 系统各个功能界面的验证
- 借助业务把功能串起来进行测试
- 功能的一致性，交互性（多功能互操作）的测试
- 系统的不同输入，结果输出的业务数据测试
- 功能的错误操作，异常操作的测试（属于负面测试）
- 功能实现用到的算法验证，有时需要用运代码评审
- 用户操作的易用性，用户体验，往往结合功能测试同时验证
针对具体的需求，可以根据业务分类，用户角色（餐厅的会员系统）或者用户操作区域等将系统的功能分解成若干个功能模块，然后按照功能模块分别进行测试需求分析。按照功能模块划分，业务模块划分是最常见的做法。
非功能需求测试分析
非功能测试需求主要涉及性能，安全性，可靠性，兼容性，易维护性和可移植性等。从测试需求分析来看，每一类非功能特性测试都需要根据需求单独分析。他们之间可能会存在相互影响，如安全性越高，就越有可能给易用性，性能带来更大的挑战。
这里要说明的是对于每一个应用软件系统，非功能特性的质量需求都是存在的，但是不同的项目类型对各个非功能特性的要求是不一样的，这个需要根据具体的项目、具体需求和不同产品应用的特点进行分析。
- 纯客户端软件，比如字处理软件（Word，PPT)，媒体（音频/视频）播放软件（电脑自带的）等。这类软件对系统的功能测试要求是最低的，但是对兼容性和稳定性，可移植性有一定的要求。
- 企业内部的客户端/服务端（C/S)应用系统。比如电子邮件，即时通信系统（飞Q，企业QQ）等，在系统功能测试需求上比纯客户端复杂，要求功能正确，稳定性能好。但是整体上看，对性能，安全性，兼容性要求不高。
- 外部大型复杂网络应用系统，比如电子商务，网上银行，视频网站（腾讯，优酷）等，除了有复杂的系统的功能测试需求外，在系统的性能，安全性，兼容性，容错性，可靠性等都有很高的要求。
具体的设计方法
等价类
依据需求将输入（特殊情况下会考虑输出）划分为若干个等价类，从等价类中选出一个测试用例，如果这个测试用例测试通过，则认为所代表的等价类测试通过，这样就可以用较少的测试用例达到尽量多的功能覆盖，解决了不能穷举测试的问题。
- 有效等价类：对于程序的规格说明书是合理的、有意义的输入数据构成的集合，利用有效等价类验证程序是否实现了规格说明中所规定的功能和性能
- 无效等价类：根据需求说明书，不满足需求的集合。
等价类只考虑输入域的分类，没有考虑输入域的组合，需要其他的设计方法和补充。
边界值
边界值分析法就是对输入或输出的边界值进行测试的一种黑盒测试方法。通常边界值分析法是作为对等价类划分法的补充，这种情况下，其测试用例来自等价类的边界。
错误猜测法
错误猜测法是对被测试软件设计的理解，过往经验以及个人直觉，推测出软件可能存在的缺陷，从而针对性地设计测试用例的方法。这个方法强调的是对被测试软件的需求理解以及设计实现的细节把握，还有个人的经验和直觉。错误推测法和目前流行的“探索式测试方法”的基本思想一致，这类方法在敏捷开发模式下的投入产出比很高，被广泛应运于测试。这个方法的缺点是难以系统化，并且过度依赖个人能力。
场景设计法
现在的软件几乎都是用事件触发来控制流程的，事件触发时的情景便形成了场景，而同一事件不同的触发顺序和处理结果就形成事件流。该方法可以比较生动地描绘出事件触发时的情景，有利于测试设计者设计测试用例，是测试用例更容易理解和执行。典型的应用是是用业务流把各个孤立的功能点串起来，为测试人员建立整体业务感觉，从而避免陷入功能细节忽视业务流程要点的错误倾向
因果图
因果图是一种简化了的逻辑图，能直观地表明程序输入条件（原因）和输出动作（结果）之间的相互关系。因果图法是借助图形来设计测试用例的一种系统方法，特别适用于被测试程序具有多种输入条件、程序的输出又依赖于输入条件的各种情况。
学习因果图之前我们首先要了解以下知识：
- 恒等：如果原因为真，那么结果必定为真。
- 与：只有2个原因都为真，那么结果为真。
- 或：2个原因中有一个为真时，结果就为真。
- 非：只有原因为假，结果才为真。
因果图法设计测试用例的步骤如下：
- 分析所有可能的输入和可能的输出。
- 找出输入与输出之间的对应关系。
- 实现判定表。
- 把判定表对应到每一个测试用例
正交排列
因果法设计用例太多怎么办？正交法的目的是为了减少用例数目。用尽量少的用例覆盖输入的两两组合。
正交试验设计(Orthogonal experimentaldesign)是研究多因素多水平的一种设计方法，它是根据正交性，由试验因素的全部水平组合中挑选出部分有代表性的点进行试验，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水平组合。正交试验设计是一种基于正交表的、高效率、快速、经济的试验。
在学习正交排列时，我们需要先了解以下基础知识：
- 因素（Factor）：在一项试验中，凡欲考察的变量称为因素（变量）
- 水平（位级）（Level）：在试验范围内，因素被考察的值称为水平（变量的取值）
正交表的构成：
- 行数(Runs)：正交表中的行的个数，即试验的次数,用N代表。
- 因素数(Factors)：正交表中列的个数，用C代表。
正交法设计测试用例的步骤：
- 有哪些因素（变量）
- 每个因素有哪几个水平（变量的取值）
- 选择一个合适的正交表
- 把变量的值映射到表中
- 把每一行的各因素水平的组合作为一个测试用例
- 加上你认为可疑且没有在表中出现的用例组合