实验1 等价类划分法与用例设计
1. 实验目标
（1）理解等价类划分法的原理。
（2）能够使用等价类划分法进行测试用例设计。
（3）能够在真实项目中灵活运用等价类划分法。
2. 背景知识
【例1.1】 针对“计算两个1～100的整数和”的需求，进行测试用例设计。
基于“计算两个1～100的整数和”的需求，某学生选取了图1.1所示的测试用例。
图1.1 测试用例选取
图1.1所示测试用例的选取方式可理解为枚举法，即在一个可能存在可行状态的状态全集中，依次遍历所有元素并逐一判断是否为可行状态的一种方法。不难看出，此方法数据量较大、重复性较强，且耗时费力，故不推荐。
注意：很多读者都认为枚举法是缺乏智慧的一种测试方法，自己一定不会采用。但实际测试工作中，常常在不同程度上使用枚举法。例如，在登录页面针对“用户名”字段进行输入测试时，测试人员可能会输入“张三”“李四”，又输入“王五”……，从某种角度来讲，此处已显露了枚举法的思想。
在企业项目的测试用例设计中，应摒弃枚举法，推荐采用等价类划分法。等价类划分法是将程序所有可能的输入进行合理分类，再从每一个分类中选取少数具有代表性的数据作为测试用例，从而开展测试。其中，合理分类即划分等价类。之所以称为等价类，是由于从划分好的分类中，任意选取一条数据都能代表其他数据执行测试，它们之间是等价的。
等价类划分法是一种重要且常用的黑盒测试用例设计方法，广泛应用于各项测试中，优势显著。采用该方法进行黑盒测试用例设计，既能大大减少测试工作量，又能提高测试的有效性。
等价类划分法的关键点是什么呢？如何划分等价类尤为关键。等价类可分为有效等价类和无效等价类，简要阐述如下。
（1）有效等价类：符合需求说明的、合理的输入数据的集合。
（2）无效等价类：不符合需求说明的、无意义的输入数据的集合。
以需求“计算两个1～100的整数和”中的“1～100”为例划分等价类，如图1.2所示。
图1.2 等价类的划分
以上给出了等价类划分法的定义，但是，仅依靠上述内容来认识等价类划分法还是远远不够的，下面介绍利用等价类划分法进行测试用例设计的具体步骤。
（1）依据常用方法划分等价类。
（2）为等价类表中的每一个等价类分别规定一个唯一的编号。
（3）设计一个新用例，使它能够尽量多地覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复该步骤，直到所有有效等价类均被用例所覆盖。
（4）设计一个新用例，使它仅覆盖一个尚未覆盖的无效等价类。重复该步骤，直到所有的无效等价类均被用例所覆盖。
至此，读者已从理论层面认识了等价类划分法，下面将从实践角度进一步介绍该方法的应用。以下主要从单一字段开始，进而单一页面，再扩展到实际业务中阐述等价类划分法的应用。
3. 实验任务
【任务1.1】 家庭旅馆住宿管理系统“用户名”字段测试用例设计。
需求：家庭旅馆住宿管理系统的登录页面中，用户名限制为长度为6～10位的自然数。
界面原型：家庭旅馆住宿管理系统登录页面如图1.3所示。
图1.3 家庭旅馆住宿管理系统登录页面
问题：采用等价类划分法进行测试用例设计。
第1步，依据常用方法划分等价类。
第2步，为等价类表中的每一个等价类分别规定一个唯一的编号，如表1.1所示。
表1.1 等价类划分并编号_“用户名”字段
第3步，设计一个新用例，使它能够尽量多地覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复该步骤，直到所有有效等价类均被用例所覆盖，如表1.2所示。
第4步，设计一个新用例，使它仅覆盖一个尚未覆盖的无效等价类。重复该步骤，直到所有的无效等价类均被用例所覆盖，如表1.2所示。
表1.2 等价类划分法测试用例设计_“用户名”字段
注意：任务1.1是针对页面中的某一个字段采用等价类划分法进行测试用例设计。
【任务1.2】 家庭旅馆住宿管理系统注册页面测试用例设计。
需求：家庭旅馆住宿管理系统的注册页面须满足以下需求。
（1）登录账号：长度为3～19位，且应以字母开头。
（2）真实姓名：必填项。
（3）登录密码：必填项。
（4）确认密码：确认密码应与登录密码完全一致。
（5）出生日期：年份应为4位数字，月份应为1～12，日期应为1～31。
界面原型：家庭旅馆住宿管理系统注册页面如图1.4所示。
图1.4 家庭旅馆住宿管理系统注册页面
问题：采用等价类划分法进行测试用例设计。
第1步，依据常用方法划分等价类。
第2步，为等价类表中的每一个等价类分别规定一个唯一的编号，如表1.3所示。
表1.3 等价类划分并编号_注册页面
注意：隐含需求，年份不仅应为4位数字，还应为合理范围内的数字。
第3步，设计一个新用例，使它能够尽量多地覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复该步骤，直到所有有效等价类均被用例所覆盖，如表1.4所示。
第4步，设计一个新用例，使它仅覆盖一个尚未覆盖的无效等价类。重复该步骤，直到所有的无效等价类均被用例所覆盖，如表1.4所示。
表1.4 等价类划分法测试用例设计_注册页面
注意：
①任务1.2是针对某一个整体页面（页面中包含多个字段）采用等价类划分法进行测试用例设计。
②对比任务1.1和任务1.2，进行等价类划分法的应用。
【任务1.3】 家庭旅馆住宿管理系统结算功能测试用例设计。
任务1.1主要针对页面中的某一个字段进行用例设计，任务1.2主要针对某一个整体页面（页面中包含多个字段）进行用例设计。但是，通常一些软件项目的《需求规格说明书》中，往往仅给出文字需求，而并未给出界面原型进行参照，这显然给测试人员设计测试用例增加了难度。下面结合此类实例进行等价类划分法的应用讲解。
需求：家庭旅馆住宿管理系统的房费结算有一定的规则限制，游客入住旅馆后进行住宿费用结算时，可依据房间价格、入住天数、入住人是否有会员卡等情况给予不同的折扣。具体房费计算方式为
房费=房间单价×折扣率
其中，折扣率根据入住天数（最多30天）、是否有会员卡（有卡、无卡）、入住次数（3次及以下、3次以上）和物品寄存个数的不同而有所不同，体现在不同的情况下对应的积分不同，10分及10分以上折扣率为70%，10分以下折扣率为90%，具体规则如表1.5所示。
表1.5 家庭旅馆住宿管理系统积分规则
问题：采用等价类划分法进行测试用例设计。
第1步，分析需求说明，提取有用信息。需求的详细分析过程如下。
经分析可知，存在如下关系：根据入住人的情况计算积分，再根据积分计算折扣率，进而计算房费。结合得出的关系，思考以下几个问题，以进一步加深对需求的理解。
设计测试用例，首先要了解输入和输出。
（1）什么是输入？由“房费=房间单价×折扣率”可知，输入为房间单价和折扣率。同时，折扣率受到入住天数、会员卡的有无、入住次数及物品寄存情况的影响。所以，输入实质为房间单价、入住天数、会员卡的有无、入住次数及物品寄存。
（2）什么是输出？经分析得知，折扣率应为一个中间输出结果，而最终输出应为房费。
（3）输入有哪些条件限制（含直接给出的需求和隐含的需求）。
入住天数：取值的有效范围为1～30（可再细分成三类）。
会员卡：Y代表有卡；N代表无卡。
入住次数：分为3次及以下和3次以上。
寄存物品个数：空白、字符“无”或1～9的整数。
第2步，根据第1步的分析划分等价类。
第3步，为等价类表中的每一个等价类分别规定一个唯一的编号，如表1.6所示。
表1.6 等价类划分并编号_结算功能
第4步，设计一个新用例，使它能够尽量多地覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复该步骤，直到所有有效等价类均被用例所覆盖，如表1.7和表1.8所示。
第5步，设计一个新用例，使它仅覆盖一个尚未覆盖的无效等价类。重复该步骤，直到所有的无效等价类均被用例所覆盖，如表1.7和表1.8所示。
表1.7 等价类划分法测试用例设计（缺少预期结果）_结算功能
表1.8 等价类划分法测试用例设计（带有预期结果）_结算功能
注意：
①任务1.3是针对实际业务的项目需求采用等价类划分法进行测试用例设计。
②在设计实际业务的测试用例时，应进行输入、输出分析，而且要注意保留预期结果。例如，仅将表1.7作为最终测试用例是错误的。
③在进行相关的测试用例设计时，往往需要花较多时间在预期结果上。
④对比任务1.1～1.3，进行等价类划分法的应用。
4. 拓展练习
【练习1.1】 采用等价类划分法针对登录页面进行测试用例设计。登录页面的需求如下。
（1）用户名：系统中已存在的用户名，如weind。
（2）密码：与注册时设置的密码相同，如123。
【练习1.2】 采用等价类划分法针对用户调查页面进行用例设计，用户调查页面主要对用户的个人信息进行调查统计，需要用户填写个人资料，具体需求如下：账号为个人学号或工号，最长不超过6位，且不能重复；姓名最长不超过15个字符，且必须填写；密码和确认密码为6～20位的字符串，必须由英文、数字共同组成；查询密码答案最长不超过30个字符；出生日期必须填写；性别为单选选项；爱好为非必填项。
用户调查界面原型如图1.5所示。
图1.5 用户调查界面原型