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测试用例设计方法之因果图法
(一) 因果图法的来源
? 大家熟悉的等价类划分法和边界值分析法，都是着重考虑输入条件，但
未考虑输入条件之间的联系、相互组合等；
? 但是，如考虑所输入条件之间的相互组合，会由于组合情况数目相当大，
需要大量的测试用例；
? 因果图法，是一种帮助人们系统地选择一组高效率测试用例的方法。 (二) 因果图法的特点
? 考虑输入条件间的组合关系；
? 考虑输出条件对输入条件的信赖关系，即因果关系； ? 测试用例发现错误的效率高；
? 能检查出功能说明中的某些不一致或遗漏；
? 因果图方法最终生产的就是判定表，它适合于检查程序输入条件和各种
组合情况。
(三) 因果图法基本步骤 1. 分割功能说明书
对于规模比较大的程序来说，由于输入条件的组合数太大，所以很难整体上使用一个因果图。我们可以把它划分为若干部分，然后分别对每个部分使用因果图。例如，测试编译程序时，可以把每个语句作为一个部分。 2. 识别出“原因”和“结果”，并加以编号
所谓原因，是指输入条件或输入条件的等价类；而结果则是指输出条件或输出条件的等价类。每个原因或结果都对应于因果图中的一个节点。当原因或结果
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成立（或出现）时，相应的节点取值为1，否则为0。
例如，有一个饮料自动售货机（处理单价为5角钱）的控制处理软件，它的软件规格说明如下：
若投入5角钱的硬币，按下“橙汁”或“啤酒”的按钮，则相应的饮料就送出来。若投入1元钱的硬币，同样也是按“橙汁”或“啤酒”的按钮，则自动售货机在送出相应饮料的同时退回5角钱的硬币。
分析这一段说明，我们可以列出原因和结果。 原因如下：
? 投入1元硬币； ? 投入5角硬币； ? 按下“橙汁”按钮； ? 按下“啤酒”按钮 结果
? 退还5角钱； ? 送出“橙汁”饮料； ? 送出“啤酒”饮料
3. 根据功能说明书中规定的原因和结果之间的关系画出因果图
因果图的基本符号如图1所示：
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1.因果图的基本符号
图中左边的节点表示原因，右边的节点表示结果。恒等、非、或、与的含义： ? 恒等：若a=1，则b=1；若a=0，则b=0； ? 非：若a=1，则b=0，若a=0，则b=1；
? 或：若a=1或b=1或c=1，则d=1；若a= b= c=0，则d=0； ? 与：若a= b= c=1，则d=1；若a=0或b=0或c=0，则d=0。 画因果图时，原因在左，结果在右，由上而下排列，并根据功能说明书中规定的原因和结果之间的关系，用上述基本符号连接起来。在因果图中还可以引入一些中间节点。
利用上面的例子，根据原因和结果，可以画出相对应的因果图，如下图所示：
投入1元硬币1∧∨投入5角硬币21退还5角硬币11已投币2∧22按下“橙汁”按钮3∨按下“啤酒”按钮12已按钮∧23送出“啤酒”饮料4
因果图
注意：在绘制因果图时，需要引入一些必要的表示中间状态的处理节点。
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4. 根据功能说明在因果图中加上约束条件
由于语法或环境限制，有些原因与原因之间、原因与结果之间的组合情况不可能出现。为表明这些特殊情况，在因果图上用一些记号表明约束或限制条件。因果图的约束条件如图所示：
aaaE互斥bc
I包含bc
O唯一bc
aaR要求Mb
b屏蔽
其中互斥、包含、唯一、要求时对原因的约束，屏蔽是对结果的约束。他们的含义如下：
? 互斥：表示不同时为1，即a，b，c中至多只有一个1； ? 包含：表示至少有一个1，即a，b，c中不同时为0； ? 唯一：表示a，b，c中有且仅有一个1；
? 要求：表示若a=1，则b必须为1。即不可能a=1且b=0； ? 屏蔽：表示若a=1，则b必须为0
完善上面的因果图，添加必要的约束条件，如原因①和原因②不能同时发生，也即1元硬币和5角硬币不会同时被投入到自动售货机内；而原因③和原因④也不能同时发生，因为程序的规格说明书规定，在投入硬币后，只能按下“橙汁”或“啤酒”的按钮。添加约束条件的因果图如下图所示：
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投入1元硬币1E投入5角硬币∧∨2已投币21退还5角硬币11∧22送出“橙汁”饮料按下“橙汁”按钮3E按下“啤酒”按钮∨412已按钮∧23送出“啤酒”饮料添加约束条件的因果图
5. 根据因果图画出判定表
画判定表的方法一般比较简单，可以把所有原因作为输入条件，每一项原因（输入条件）安排为一行，而所有的输入条件的组合一一列出（真值为1，假值为0），对于每一种条件组合安排为一列，并把各个条件的取值情况分别添入判定表中对应的每一个单元格中。例如，如果因果图中的原因有4项，那么，判定表中的输入条件则共有4行，而列数则为24=16。确定好输入条件的取值之后，我们便可以很容易地根据判定表推算出各种结果的组合，也即输出，其中也包括中间节点的状态取值。
上述方法考虑了所有条件的所有组合情况，在输入条件比较多的情况下，可能会产生过多的条件组合，从而导致判定表的行数太多，过于复杂。然而在实际情况中，由于这些条件之间可能会存在约束条件，所以很多条件的组合是无效的，也就是说，它们在判定表中也完全是多余的。因此根据因果图画出判定表时，我们可以有意识地排除掉这些无效的条件组合，从而使判定表的列数大幅度减少。例如，根据图所示的因果图，可以画出如表所示的判定表。
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测试用例设计方法之因果图法
