《因果图法》-有这篇就够了

目录：

1. 定义（What）
2. 为什么使用因果图法？（Why）
3. 因果图中的图形符号
4. 因果图法设计测试用例的步骤（How）
5. 优缺点
6. 难点
7. 应用场合
8. 实战演练

1.定义

因果图（Cuase-effect Graph）是一种描述输入条件的组合以及每种组合对应的输出的图形化工具。在因果图的基础上可以设计测试用例。

2.为什么使用因果图法？（Why）

等价类划分法和边界值分析方法都是着重考虑输入条件，如果程序输入之间没有什么联系，采用等价类划分和边界值分析是一种比较有效的方法。如果输入之间有关系，例如，约束关系、组合关系，这种关系用等价类划分和边界值分析是很难描述的，测试效果难以保障，因此必须考虑使用一种适合于描述多种条件的组合，产生多个相应动作的测试方法，因果图正是在此背景下提出的。因果图法着重测试规格说明中的输入与输出间的依赖关系。

3.因果图中的图形符号

（1）基本图形符号

• 恒等。若原因出现，则结果出现；若原因不出现，则结果不出现。
• 非。若原因出现，则结果不出现；若原因不出现，则结果出现。
• 或。若几个原因中有一个出现，则结果出现；若几个原因均不出现，则结果不出现。
• 与。若几个原因都出现，结果才出现；若几个原因中有一个不出现，则结果不出现。

为了表示因果图中的约束条件，可用一些符号在因果图中加以标识。

（2）限制关系图形符号

限制关系图形要么在因（输入条件）之间，要么在果（输出结果）之间。

从原因方面考虑主要有4种约束条件：

• E(互斥、排他)。a、b两个原因不会同时出现，最多只有一个出现。
• I(包含、或)。a、b、c三个原因至少有一个出现。
• O(唯一)。a、b两个原因必须有一个出现，且仅有一个出现。
• R(需求)。a出现时b必定出现。

从结果方面考虑主要有1种约束条件：

• M(屏蔽)。a出现时，b必定不出现；a不出现时，b则不确定。

 

4.因果图法设计测试用例的步骤（How）

• 分析程序的规格说明书中哪些是原因，哪些是结果。所谓原因，是指输入条件或输入条件的等价类，而结果是指输出条件。给每一个原因和结果赋一个标识符。
• 分析程序规格说明书中的语义，确定原因与原因，原因与结果之间的关系，画出因果图。
• 由于语法环境的限制，一些原因与原因之间，原因与结果之间的组合不能出现。对于这些特殊情况，在因果图中用一些记号标明约束或限制条件。
• 将因果图转化为判定表。
• 根据判定表的每一列设计测试用例。

当然，若能直接得到判定表，可以直接根据判定表设计测试用例。

 

5.优缺点

优点：

• 有助于用一个系统的方法选择出高效的测试用例集；
• 还有一个额外的好处，通过将规格说明转换为布尔逻辑网络，就可以指出规格说明的不完整和不明确之处。

缺点：

尽管因果图方法确实能产生一组有效的测试用例，但通常它不能生成全部应该被确定的有效测试用例。最好是单独考虑边界值分析等方法。

6.难点

因果图法最具难度的部分是将因果图转换为判定表。但这个过程是有算法的，即意味着我们可以编写程序来自动完成这个过程。

7.应用场合
在界面中有多个控件，控件之间有组合或限制关系，不同的输入组合会对应不同的输出结果，如果想弄清楚不同的输入组合到底对应哪些输出结果，可以使用因果图/判定表法。(因果图/判定表法比较适合测试组合数量较少的情况，一般少于20种)

8.实战演练

有一个单价为五角钱的饮料自动售货机软件，对其采用因果图方法设计测试用例。需求如下：

• 若售货机没有零钱找，则一个显示 “零钱找完”的红灯亮，以提示顾客在此情况下不要投入1元钱，否则此红灯不亮。
• 顾客投入5角硬币，然后按下“橙汁”或“啤酒”按钮，则相应的饮料被送出。
• 顾客投入1元硬币并按下“橙汁”或“啤酒”按钮后，若售货机没有零钱找，则显示“零钱找完”的红灯亮，1元硬币被退出，且无饮料送出；若有零钱找，则五角硬币被退出且饮料被送出。

Step1.列出原因

 

Step2.列出结果

 

Step3.根据需求说明设置中间节点

 

Step4.根据列出的原因、结果、中间节点画出因果图

2、3号原因不能同时出现，4、5号原因不能同时出现。

Step5.将因果图转换成判定表

在构成的判定表中，原因、中间节点、结果的取值为0表示其代表的状态不出现；为1表示状态出现。

中间节点与结果没有值，代表因违反约束而不会出现的情况，16、32列没有做任何操作，8、12、24、28列不符合常理（投币却没有选择饮料）为无效列，14、15、30、31列不符合常理（只选择饮料却没投币）为无效列。

Step6.根据剩下的列设计测试用例

 

这个例子中，事实上在分析问题时进行了一些简化，主要有以下几点：

• 判定表中8,12,24,28列不符合常理(投币却没选饮料)，但却是可能发生的。可以考虑对需求做一下完善：若投币N秒后仍没有选择饮料，售货机上“请选择饮料”灯亮。进而根据需求规格说明改进因果图和判定表。
• 判定表中14,15,30,31列表示只选择饮料却没投币。可以对需求做以下完善：只选择饮料却没有投币时，自动售货机上“请投币”的灯亮。进而根据需求规格说明改进因果图和判定表。
• 26、27表示在自动售货机没零钱找的情况下投入五角钱，此时自动售货机进入有零钱找状态，由于需求说明没有考虑这一特殊状态，故判定表中第26、27列的21号结果没有从1变成0实际上是不正确的。在需求规格说明书中应对此种情况加以考虑，进而改进因果图和判定表。
• 6、7列对应的是自动售货机在有零钱的情况下找了5角钱，此刻自动售货机有可能进入无零钱找的状态，由于需求说明没有考虑这一特殊状态，故判定表中第6、7列的21号结果没有从1变成0实际上是不一定正确的。在需求规格说明书中应对此种情况加以考虑，进而改进因果图和判定表。

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