測試用例之路徑覆蓋

路徑覆蓋測試呂金和(沈陽市電化教育館，遼寧沈陽110032)摘要隨著軟件的廣泛應(yīng)用及其規(guī)模和復(fù)雜度不斷地提高，軟件測試的方法也有許多。本文討論了完全路徑覆蓋測試方法和基于控制流圖的路徑測試的改進(jìn)方法。關(guān)鍵詞完全路徑覆蓋；基于控制流圖1引言軟件測試的步驟是單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試、確認(rèn)測試和回歸測試。單元測試是軟件測試的基本組成部分，也是最重要的部分之一。而單元測試主要采用的是白盒測試的技術(shù)。白盒測試又稱結(jié)構(gòu)測試、邏輯驅(qū)動測試或基于程序的測試。一般用來分析程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它依賴于對程序細(xì)節(jié)的嚴(yán)密驗證，針對特定條件和循環(huán)設(shè)計測試用例，對程序的邏輯路徑進(jìn)行測試。通過在程序的不同點檢驗程序狀態(tài)，來判定其實際情況是否和預(yù)期的狀態(tài)相一致。用這種方法進(jìn)行程序測試時，測試者可以看到被測程序，并利用其分析程序的內(nèi)部構(gòu)造。因此，白盒測試要求對被測程序的結(jié)構(gòu)特性做到一定程度的覆蓋，并以軟件中的某類成分是否都已經(jīng)得到測試為準(zhǔn)則來判斷軟件測試的充分性，也稱為基于覆蓋的測試技術(shù)。例如，語句覆蓋是一種邏輯覆蓋準(zhǔn)則，它要求選擇測試數(shù)據(jù)使得程序中所有語句都得到運行，并根據(jù)是否所有語句都得到了運行來決定測試是否可以終止。到目前為止，已提出了幾十種覆蓋技術(shù)。在這些覆蓋的技術(shù)中，覆蓋率最高的就是路徑覆蓋技術(shù)。路徑覆蓋，要求程序的每條可能路徑都至少執(zhí)行一次，如果程序中有環(huán)，則要求每個環(huán)至少經(jīng)過一次。一般來說，語句覆蓋是很弱的邏輯覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，判斷覆蓋比語句覆蓋強，條件覆蓋通常比判定覆蓋強，判定一條件覆蓋是判定覆蓋和條件覆蓋的綜合，條件組合覆蓋則比前面幾種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)要強，但并不一定比路徑覆蓋強，下面我們討論的完全路徑覆蓋測試方法和基于控制流圖的路徑測試的改進(jìn)方法研究。2完全路徑覆蓋測試方法雖然路徑覆蓋是覆蓋率最高的，但是，簡單的程序路徑數(shù)量很少，而復(fù)雜的程序路徑數(shù)量巨大，要實現(xiàn)路徑覆蓋幾乎不可能，即測試量過大；另外，即使?jié)M足了程序結(jié)構(gòu)一般意義上的路徑覆蓋，仍然不能保證被測程序的正確性，即測試不足。如果要求測試更加充分，則要求增加更多的測試用例來提高覆蓋率，測試量會更大，于是，測試中就產(chǎn)生了測試量過大和測試不足這一對矛盾。對于獨立路徑數(shù)的計算可以采用下面的方法：第一步，從流圖中找出程序所有的必經(jīng)節(jié)點(流圖中任何獨立路徑都必定經(jīng)過的節(jié)點叫做必經(jīng)節(jié)點)，記作IV(i)，其中i為整數(shù)且0<=i<=N。第二步，從流圖中找出從必經(jīng)節(jié)點N(i)到必經(jīng)節(jié)點N(i+1)的獨立路徑數(shù)W(i)，其中i為整數(shù)且0<=i<N。第三步，重復(fù)上一步，直到程序結(jié)尾。第四步，根據(jù)乘法法則，獨立路徑數(shù)=W(i)，其中i為整數(shù)且0<=i<N，即獨立路徑數(shù)=W(0)*W(1)* *W(N一1)。完全路徑是指所有獨立路徑的集合，非完全路徑就是所有獨立路徑集合的真子集。由于程序中可能會包含有多個條件的判定，所以程序流程圖可能包含有隱含路徑，從而有程序流圖轉(zhuǎn)換成的對應(yīng)流圖可能包含有隱藏路徑。如圖1、圖2所示。

消除隱含路徑的辦法就是將含有多個條件的判定分為多個判定。即把圖1的程序流圖轉(zhuǎn)換成如圖3所示，圖4是其對應(yīng)的流圖。圖4中，節(jié)點1，4，7為必經(jīng)節(jié)點，W（0）=3,W（1）=3，所以獨立路徑數(shù)=3*3=9。由此，要達(dá)到完全路徑覆蓋就需要設(shè)計9個測試用例，從而使得測試量更加龐大。根據(jù)線性代碼序列與跳轉(zhuǎn)的測試覆蓋準(zhǔn)則，將程序在必經(jīng)節(jié)點處割斷，分別對每一段程序進(jìn)行完全路徑覆蓋的充分測試。對于被割斷的程序片斷，由于沒有參數(shù)人口，可以在程序片斷的開頭增加代碼對參數(shù)進(jìn)行初始化。從而達(dá)到完全測試，緩解測試量過大與測試不足的矛盾。圖1程序流圖圖2圖1對應(yīng)的流圖

圖3沒有隱含路徑的程序流圖圖4圖3的對應(yīng)流圖圖3沒有隱含路徑的程序流圖圖4圖3的對應(yīng)流圖總結(jié)完全路徑覆蓋的具體步驟如下：第一步，將判定語句的條件進(jìn)行分離，細(xì)化程序流程圖，使其不含隱含路徑。第二步，根據(jù)程序流程圖畫出流圖，找出必經(jīng)節(jié)點，必經(jīng)節(jié)點數(shù)為N。第三步，將程序流程圖在必經(jīng)節(jié)點處割斷，將整個程序分解為N+1個程序片斷。第四步，找出程序片斷i的完全路徑，為程序片斷i的每條獨立路徑設(shè)計用例，其中：1<=i<=N+l。第五，結(jié)合所設(shè)計的測試用例，將程序片斷i的參數(shù)初始化，其中1<=i<=N+1。第六步，將測試用例付諸測試，重復(fù)第四步至第六步，直到i=N+1。3基于控制流圖的路徑測試的改進(jìn)方法研究根據(jù)測試的目標(biāo)，選擇一個有一定效果且開銷較小的覆蓋準(zhǔn)則，或者是根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，選擇所有完整邏輯路徑中的一個有限子集來進(jìn)行測試，用最小的測試用例，發(fā)現(xiàn)程序中最多的錯誤。采用自動機的思想和理論改進(jìn)，可以生成少的測試用例，而達(dá)到所有路徑的覆蓋。首先在程序的控制流圖上，每條路徑給一個標(biāo)示，如e1，e2,e3,...，ek等，其中e0為惟一的入f_=_1弧，e為最后一個唯一的出口弧。通過轉(zhuǎn)化可以將控制流程圖轉(zhuǎn)換成只含有路徑的自動機，根據(jù)自動機可以求出從eO到e的n(nN1)條路徑。具體步驟如下：第一步，輸入：程序源代碼程序。第二步，輸出：含有從e0到e的n(nN1)條路徑。第三步，根據(jù)程序塊的概念將程序源代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制流程圖。第四步，在每條弧上標(biāo)注el，e2,...，em(m為弧的總條數(shù))。第五步，為了便于算法的實現(xiàn)，增加了兩個空結(jié)點，其中一個s結(jié)點作為整個程序控制流程圖的起始結(jié)點，其入度為0，出度為1，并與e0進(jìn)行相連；en+l結(jié)點作為整個程序控制流程圖的終止結(jié)點，其入度為1，出度為0，并與e進(jìn)行相連。如果，一個控制流程圖的結(jié)點數(shù)為n，則經(jīng)過變換總的結(jié)點數(shù)為n+2。第六步，根據(jù)表1的轉(zhuǎn)換規(guī)則將控制流程圖轉(zhuǎn)換成以弧為結(jié)點的自動機M。第七步，覆蓋路徑的尋找，尋找e0到e的n(nN1)條路徑。尋找回邊。并將回邊構(gòu)成的結(jié)點抽象成一個子結(jié)點，重復(fù)做①，直到所有的回邊均抽象成子結(jié)點。將自動機_)If轉(zhuǎn)換成等價的M’。在自動機M’上得到從e0到e的n(nN1)條獨立路徑。4總結(jié)以上只介紹了兩種了路徑覆蓋的測試方法，路徑覆蓋測試作為覆蓋率最高的一種測試方法，對其完善和簡化，將提高軟件測試的完備性以及軟件測試的效率。參考文獻(xiàn)宮云戰(zhàn).軟件測試；國防工業(yè)出版社出版2006年1月賀青春，葉柏龍.完全路徑