典型的黑盒测试用例设计方法包括等价类划分法、边界值分析法、决策表法、因果图法等。

如果程序的输入条件之间相互存在联系,那么就会使情况变得复杂,因为要检查输入条件的组合情况并不是一件容易的事情,即使把所有输入条件划分为等价类,它们之间的组合情况也相当多,难以分析。因此,必须考虑采用因果图法,这种方法可以针对多种条件组合、产生多个动作的情况来设计测试用例。

01、因果图的画法

因果图法是一种黑盒测试方法，它能够帮助人们按照一定的步骤高效地选择测试用例，同时还能指出需求规格说明书中存在的不完整性和二义性。

 1. 输入条件与输出结果之间的因果关系

 如图1 描述了输入条件与输出结果间的关系，即“因果关系”。这种关系共有4种：恒等、非、或、与。

恒等： 若原因出现，则结果出现；若原因不出现，则结果也不出现。例如，若a=1，b=1；若a=0，则b=0。

非：若原因出现，则结果不出现；若原因不出现，则结果出现。例如，若a=1，则b=0；若a=0，则b=1。

或： 若几个原因中有一个出现，则结果出现；若几个原因都不出现，则结果不出现。例如，若a=1或b=1或c=1，则d=1；若a=b=c=0，则d=0。

与：若几个原因都出现，结果才出现；若其中有一个原因不出现，则结果不出现。例如，若a=b=c=1，则d=1；若a=0或b=0或c=0，则d=0。

■ 图1 因果图逻辑符号

2.输入或输出的约束关系

如图 2 所示,输入状态之间还可能存在某些依赖关系,或输出结果之间相互制约,这被称为约束。其所描述的这种制约关系一般可被分为 5 类:互斥、包含、唯一、要求和屏蔽。其中，输入条件的约束有以下4类。

■ 图2 因果图的约束符号

互斥(E)： 表示a、b、c这3个原因不会同时成立，最多有一个可能成立。

包含(I)： 表示a、b、c这3个原因中至少有一个必须成立。

唯一(O)： 表示a、b、c中必须有一个成立，且仅有一个成立。

要求(R)： 表示当a出现时，b必须也出现。例如，若a=1，则b必须为1。 

而其中的输出条件约束类型只有1种，即屏蔽(M)：若a=1，则b必须为0；而当a=0时，b的值不定。 

3. 因果图法设计测试用例的步骤

(1) 分析在程序规格说明的描述中哪些是原因，哪些是结果，并给每个原因和结果赋予一个标识符。原因常常是输入条件或是输入条件的等价类，而结果则是输出条件。

(2) 分析在程序规格说明的描述中语义的内容，并将其表示成连接各个原因与各个结果的“因果图”。

(3) 标明约束条件。由于语法或环境的限制，有些原因和结果的组合情况是不可能出现的。为表明这些特定的情况，可在因果图上使用若干个标准的符号标明约束或限制条件。

(4) 把因果图转换成决策表。

(5) 把决策表中每一列拿出来作为依据，设计测试用例。

因果图生成的测试用例(局部，组合关系下的)包括了所有输入数据的取True与取False的情况，其构成的测试用例数目达到最少，且测试用例数目随输入数据数目的增加而增加。在较为复杂的问题中，这个方法常常十分有效，它能有力地帮助测试者确定测试用例。当然，如果开发项目在设计阶段就采用了决策表，那么也就不必再画因果图了，此时可以直接利用决策表设计测试用例。

02、因果图法的测试用例

图3所示的是交通一卡通自动充值模拟系统，其需求描述如下。

(1) 系统只接收50元或100元纸币，一次充值只能使用一张纸币，一次充值金额只能为50元或100元。

(2) 若输入50元纸币，并选择充值50元，完成充值后退卡，提示充值成功。

(3) 若输入50元纸币，并选择充值100元，提示输入金额不足，并退回50元。

(4) 若输入100元纸币，并选择充值50元，完成充值后退卡，提示充值成功，找零50元。

(5) 若输入100元纸币，并选择充值100元，完成充值后退卡，提示充值成功。

(6) 若输入纸币在规定时间内不选择充值按钮，退回输入的纸币，并提示错误。

(7) 若选择充值按钮后不输入纸币，提示错误。

■ 图3交通一卡通自动充值模拟系统

下面给出交通一卡通自动充值系统的测试用例设计过程。

1) 条件之间的制约及组合关系

根据上述描述，输入条件(原因)如下。

(1) 投币50元(1)。

(2) 投币100元(2)。

(3) 选择充值50元(3)。

(4) 选择充值100元(4)。

输出(结果)如下。

(1) 完成充值、退卡(a)。

(2) 提示充值成功(b)。

(3) 找零(c)。

(4) 提示错误(d)。

2) 明确所有条件之间的制约关系及组合关系

条件之间的制约关系及组合关系如图4所示。

■ 图 4  条件之间的约束关系

3) 画出因果图

为了描述得更清楚，这里将每种情况单独画一个因果图说明。

(1) 条件1和条件3可以组合，输出a和b的组合，也就是投币50元，充值50元，会输出完成充值、退卡，提示充值成功的结果。其因果图如图5所示。

■ 图5  条件1和条件3的组合

(2) 条件1和条件4可以组合，输出c和d的组合，也就是投币50元，充值100元，会输出找零、提示错误的结果。其因果关系如图6所示。

■ 图6  条件1和条件4的组合

(3) 条件2和条件3可以组合，输出a、b、c的组合，也就是投币100元，充值50元，会输出找零、完成充值、提示充值成功的结果。其因果图如图7所示。

■ 图7  条件2和条件3的组合

(4) 条件2和条件4可以组合，输出a和b的组合，也就是投币100元，充值100元，会输出完成充值、退卡，提示充值成功的结果。其因果图如图8所示。

 

■ 图8   条件2和条件4的组合

(5) 条件1、2、3、4均可以单独出现，其因果图如图9所示。

■ 图9   各条件单独出现

4) 根据因果图写出决策表

根据上面的因果图，写出对应的决策表，如表1所示。

■ 表1 决策表

5) 根据决策表写出测试用例

根据上面的决策表，写出对应的测试用例，如表2所示。

■ 表2 交通一卡通自动充值模拟系统测试用例