Introduction-to-software-testing-计算器课程设计报告.docx

软件测试课程设计报告

题目：计算器程序测试
专业：软件工程（嵌入式）
班级：14419042
姓名：谢宇轩 学号：1441904205
姓名：刘乐 学号：1441904220
指导老师：陈向坚
分工：谢宇轩-白盒测试
刘乐-黑盒测试

一、问题描述：
用Java实现求两整数的加、减、乘、除运算结果，要求两整数的范围都是[0,100]。从键盘输入数m，数n，判断他们的范围，若不在[0,100]范围内，则输出提示语，要求重新输入，并且在做除法运算时，当除数为0时，输出提示语，说明除数不能为0。
将两数的范围定在[0,100]，以更好的进行边界值分析，等价类测试等黑盒测试方法；为充分体现白盒测试的特点，有些地方故意用了if-else语句，while循环；另外，加、减、乘、除运算分别用了四个函数来计算，这样既可以在主函数中调用，又可以在Junit框架中分别对这四种运算进行测试。
二、程序源代码：

1. import java.util.Scanner;
2. public class Computer {
3. private int a;
4. private int b;
5. public Computer (int x,int y) //构造函数，初始化
6. {
7. a=x; //注意：Juint中需要输入测试值在0~100范围内
8. b=y;
9. }
10. public double add() //加法
11. {
12. return a+b;
13. }
14. public double minus() //减法
15. {
16. return a-b;
17. }
18. public double multiply() //乘法
19. {
20. return a*b;
21. }
22. public double divide() //除法，要求除数不能为0，否则输出提示语
23. {
24. if(b!=0)
25. return a/b;
26. else
27. System.out.println("除数不能为0！");
28. return 0;
29. }
30. public static void main(String[] args)
31. {
32. Scanner scanner = null;
33. scanner = new Scanner(System.in);
34. System.out.println("请输入0~100的两个m,n整数:");
35. System.out.println("请输入第一个数：");
36. while(true){ //若输入值不在要求范围内，则有循环直到输入正确为止
37. int m = scanner.nextInt();
38. if(m>=0&&m<=100)
39. {
40. System.out.println("请输入第二个数：");
41. while(true){
42. int n = scanner.nextInt();
43. if(n>=0&&n<=100)
44. {
45. Computer cpt=new Computer(m,n);
46. System.out.println("运算结果是：");
47. System.out.println("加法:"+m+"+"+n+"="+cpt.add());
48. System.out.println("减法:"+m+"-"+n+"="+cpt.minus());
49. System.out.println("乘法:"+m+"*"+n+"="+cpt.multiply();
50. System.out.println"除法:"+m+"/"+n+"="+cpt.divide());
51. }
52. else
53. System.out.print("输入n值不在要求区间,请重新输入n：\n");
54. }
55. }
56. else
57. System.out.print("输入m值不在要求区间,请重新输入m：\n");
58. }
59. }
60. }

三、 黑盒测试：
1、边界值测试：
1.1、边界值分析：
输入要求是0~100之间的整数，因此产生了0和100两个边界，边界值分析可产生4*2+1=9个测试用例。可构造(50，0)、(50，1)、(50，50)、(50，99)、(50，100)、(0，50)、(1，50)、(99，50)、(100，50) 这9组测试用例。

表1 边界值分析测试用例
用例
m
n
预期输出(+、-、*、/)
实际输出(+、-、*、/)
1
50
0
50.0、50.0、0.0、除数不为0！
50.0、50.0、0.0、0.0
2
50
1
51.0、49.0、50.0、50.0
51.0、49.0、50.0、50.0
3
50
50
100.0、0.0、2500.0、1.0
100.0、0.0、2500.0、1.0
4
50
99
149.0、-49.0、4950.0、0.505
109.0、-9.0、2950.0、
0.5050505050505051
5
50
100
150.0、-50.0、5000.0、0.5
150.0、-50.0、5000.0、0.5
6
0
50
50.0、-50.0、0.0、0.0
50.0、-50.0、0.0、0.0
7
1
50
51.0、-49.0、50.0、0.02
51.0、-49.0、50.0、0.02
8
99
50
149.0、49.0、4950.0、1.98
149.0、49.0、4950.0、1.98
9
100
50
150.0、50.0、500.0、2.0
150.0、50.0、500.0、2.0
在该测试时，发现（50,0）这个测试的除法的预期输出和实际输出不一致，是因为代码中return 0;当除数n=0时，实际返回的是0.0。
public double divide()
{
if(b!=0)
return a/b;
else
System.out.println("除数不能为0！");
return 0; //出现Bug
}
1.2健壮性测试：
健壮性测试可产生6*2+1=13个测试用例，在上面边界值分析测试用例的基础上再添加(50,-1)、(50,101)、(-1,50)、(101,50)这4个测试用例即可。
表2 健壮性测试用例
用例
m
n
预期输出（+、—、*、/）
实际输出
10
50
-1
49.0、51.0、-50.0、-50.0
输入n值不在要求区间
11
50
101
151.0、-51.0、5050.0、0.495
输入n值不在要求区间
12
-1
50
49.0、-51.0、-50.0、-0.02
输入m值不在要求区间
13
101
50
151.0、51.0、5050.0、2.02
输入m值不在要求区间

2、 等价类测试：
规定了输入值m，n的范围[0，100]，则
变量的有效等价类：
M1={m：0≤m≤100}
N1={n:0≤n≤100}
变量的无效等价类：
M2={m:m≤0}
M3={m:m≥100}
N2={n:n≤0}
N3={n:n≥0}
2.1、弱一般等价类测试：
该测试可用每个等价类的一个变量实现，可生成1个测试用例。
2.2、强一般等价类测试：
该测试基于多缺陷假设，需要1*1=1个测试用例。

表3 强、弱一般等价类测试用例
用例
m
n
预期输出（+、—、*、/）
实际输出
WN1，SN1
50
50
100.0、0.0、2500.0、1.0
100.0、0.0、2500.0、10

2.3、弱健壮等价类测试：

该测试基于单缺陷假设，不仅对有效值测试，还考虑了无效值，可生成1+2+2=5个测试用例。
表 4 弱健壮等价类测试用例
用例
m
n
预期输出（+、—、*、/）
实际输出
WR1
50
50
100.0、0.0、2500.0、1.0
100.0、0.0、2500.0、1.0
WR2
50
-1
49.0、51.0、-50.0、-50.0
输入n不在要求区间
WR3
50
101
151.0、-51.0、5050.0、0.495
输入n不在要求区间
WR4
-1
50
49.0、-51.0、-50.0、-0.02
输入m不在要求区间
WR5
101
50
151.0、51.0、5050.0、2.02
输入m不在要求区间

2.4、强健壮等价类测试：
该测试基于多缺陷假设，从所有等价类笛卡尔积的每个元素中获得测试用例，可生成（1+2）*（1+2）=9个测试用例。

表5 弱健壮等价类测试用例
用例
m
n
预期输出（+、—、*、/）
实际输出
SR1
-1
-1
-2.0、0.0、1.0、1.0
输入m值不在要求区间
SR2
-1
50
49.0、-51.0、-50.0、-0.02
输入m值不在要求区间
SR3
-1
101
100.0、-102.0、-101.0、0099
输入m值不在要求区间
SR4
50
-1
49.0、51.0、-50.0、-50.0
输入n值不在要求区间
SR5
50
50
100.0、0.0、2500.0、1.0
100.0、0.0、2500.0、1.0
SR6
50
101
106.0、-51.0、5050.0、0.495
输入m值不在要求区间
SR7
101
-1
100.0、102.0101.0、-101.0
输入m值不在要求区间
SR8
101
50
151.0、51.0、5050.0、20.2
输入m值不在要求区间
SR9
101
101
202.0、0.0、10201.0、1.0
输入m值不在要求区间

3、因果图：
C1：输入m值在[0,100]内 C2：输入n值在[0,100]内
e1：输出结果 e2：输入m值不在区间 e3：输入n值不在区间

C1
e1
m

e2…C1

C2
e3

3.基于决策表的测试：
变量的有效等价类：
M1={m：0≤m≤100}
N1={n:0≤n≤100}
变量的无效等价类：
M2={m:m≤0}
M3={m:m≥100}
N2={n:n≤0}
N3={n:n≥0}

表6 基于决策表的测试用例

桩
1
2
3
4
C1：第一个数在：
C2：第二个数在：
M1
N1
M1
N2，N3
M2，M3
N1
M2，M3
N2，N3
A1：正常输出结果：
A2：输入m值不在要求区间，重新输入
A3：输入n值不在要求区间，重新输入
X

X

X

X
X

二、 白盒测试：

1. 测试覆盖指标：
流程图：

入口

a
执行语句块1

f
执行语句块5

m>=0&&m<=100

F T

b
执行语句块2
d
执行语句块4
F
n>=0&&n<=100

F T
c
执行语句块3

出口

1.1、语句覆盖：
每个可执行的语句必须至少执行一次，则测试用例：

表 7 语句覆盖测试用例
测试用例
通过路径
条件取值
m1=-1,m2=1；n1=101，n2=99
a,f,b,d,c
F1,T1,F2,T2

1.2、（判定）分支覆盖：
每个判定必须至少获得一次“真”值和“假”值，则测试用例：
表 8（判定）分支覆盖
测试用例
通过路径
条件取值
m=1,n=99
a,b,c
T;T
m1=-1,m2=1,n=99
a,f,b,c
F1,T1;T2
m=1,n1=-1,n2=99
a,b,d,c
T;F1,T1
m1=-1,m2=1;n1=101,n2=99
a,fb,d,c
F1,T1;F2,T2

1.3、条件判定覆盖：
每个判定中的每个条件的所有可能值（真/假）至少出现一次并且每个判定本身的结果（真/假）也至少出现一次，则测试用例：
表 9 条件判定覆盖
测试用例
通过路径
条件取值
m=1,n=99
a,b,c
T,T

1.4、路径覆盖：
测试用例要求覆盖所有可能的路径：

表10 路径覆盖
测试用例
通过路径
条件取值
m1=-1,m2=1；n1=101，n2=99
a,f,b,d,c
F1,T1,F2,T2

2.基路径测试：（为简便画图，开始点从主要代码第36行开始，其他无分支节点用省略号表示）

1

（从节点1到节点36） ...
36

38
56
37

39

40

43

52
42
41
57

(从节点43到51) ...
51
53

54

58
59
60
55

所以：圈复杂度V（G）= 5
4个独立路径为:
P1:1,...,36,37,38...42,43...54,55,58,59,60
P2:1,...,36,37,56,57,5859,60
P3:1,...,36,37,38...42,52,53,54,55,58,59,60
P4:1,...,36,37,38...42,43...54,42,52,53,54,55,58,59,60
P5:1,...,36,37,56,57,58,36,37,56,57,58,59,60

三、 Junit动态测试：
import junit.framework.TestCase; //引入Junit框架中所有类
public class ComputerTest extends TestCase {
private Computer a; //定义变量
private Computer b;
private Computer c;
private Computer d;
public ComputerTest (String name) {
super(name); //构造函数,使用super关键字直接引用父类TestCase的构造函数
}
protected void setUp() throws Exception {
super.setUp(); //建立环境，可以进行一些测试数据的初始化，还可以把数据库联接写在此处，以减少重复性工作，提高效率
a = new Computer(1,99);
b = new Computer(101,5);
c = new Computer(1,2);
d = new Computer(1,0);
}
protected void tearDown() throws Exception {
super.tearDown();
}
public void testComputer() {
int x=1;
int y=1;
assertSame(x,y); //assertSame()
}
public void testAdd() { //加法测试
assertEquals(100.0, a.add());
}
public void testAdd1() {
assertEquals(106.0, b.add()); //输入值超出要求范围 ,测试失败，因为要求0~100范围，所以，在构造Computer()函数时，要规定变量x，y的范围
}
public void testMinus() { //减法测试
assertEquals(-89,a.minus()); //预期值和结果不相等，测试失败
}
public void testMinus1() {
assertEquals(-89.0,a.minus());
}
public void testMultiply() {
assertEquals(2.0,c.multiply());
}
public void testMultiply1() {
Object tx = null;
try{
assertEquals(2.0,c.multiply()); //c.multiply()的正常结果是2.0，所以在此不应抛出异常
fail("should have thrown an exception"); //上面不抛出异常，不执行fail()
}catch (Exception e) {
tx = e;
}
assertNotNull(tx); //断言tx不为空,则一定有异常
}
public void testDivide() {
assertEquals(0.0,d.divide()); //因divide()函数中，当d=0时，返回0.0，所以这里测试应该成功，虽然希望得到“被除数不能为0！”的情况
}
public void testDivide1() {
assertEquals(0.5, c.divide());
}
public void testEmpty(){
try{
c.divide();
fail("should have thrown an exception ");
}catch(RuntimeException Ex){
assertTrue(true); //assertTrue(true);
}
}
}
截图：

(1) 、测试testAdd1()时，由于b=new
Computer(101,5);assertEquals(106.0, b.add());输入值范围超出定义范围，测试异常;
(2)、测试testMinus()时，assertEquals(-89,a.minus());预期值和实际值不相同，测试异常；
(3)、测试testMultiply()时，断言不为空，抛出异常

Junit集成测试
在Junit中，Test Case总是对所有方法进行测试，而Test Suite中可对其中的一部分方法测试，而且一个测试类中还可以包含其他测试类。在Test Case类中声明一个public static Test suite()方法即可完成多个测试类的集成。
例如，在上例ComputerTest类中，添加：

public static Test Suit()
{
TestSuite suite=new TestSuite();
suite.addTest(new ComputerTest("testAdd"));
suite.addTest(new ComputerTest("testMultiply1"));
return suite;
}

若在另一个ComputerTest1类中，要测试ComputerTest中的所有测试方法，则应：
public class ComputerTest1 extends TestCase
{
public ComputerTest1(String name)
{
Super(name);
}
public static Test Suit()
{
TestSuite suite=new TestSuite();
suite.addTestSuite(ComputerTest.class);
return suite;
}
}

四、测试用例设计体会：
在这次软件测试过程中，我设计了一个[0,100]之间的整数简单加减乘除运算来体现黑盒、白盒以及Junit动态测试的特点。
在黑盒测试的过程中使用了多种测试方法，包括边界值测试（边界值分析、健壮性测试、特殊值测试），等价类测试（弱一般、强一般、弱健壮、强健壮等价类测试），基于决策表的测试等。虽然黑盒测试很容易生成测试用例，但实际上只有一小部分可能的输入被测试到，某些代码得不到测试，不能直接对隐蔽了许多问题的特定程序段进行测试，不易进行充分性测试。比如：在上例中，若输入的数据是2,0，则输出的是0.0 ，很明显这个结果是不正确的。
在设计白盒测试的过程中，在设计测试用例时首先对程序进行分析，从程序的内部结构出发设计测试用例，涉及到程序的控制方法、源语句、编码细节、数据库设计等。设计测试用例时应用了白盒测试中的多种测试方法，其中包括：测试覆盖（语句覆盖、分支覆盖、分支条件覆盖等）、基路径测试等方法。白盒测试中，对代码的测试比较透彻，但不容易生成测试用例，而且测试工作量很大，。因为白盒测试是基于代码的基础上，所以对变量的定义、数据的分析、精度的度量都有严格的要求。如：上例中要求输入的值是[0,100]之间的int型，而输出的结果却要求的是double型。
总之，在这次测试设计让我对软件测试有了一个深入了解，对于测试方法、测试过程，都有了较好的认识，学会了如何进行黑盒测试、白盒测试、以及一些测试工具（如Junit）。当然，对于以后企业上的软件测试，还有待很大的提高。