2 Funktionsorientierter Test

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1 Inhalt 2.1 Grundlagen 2.2 Funktionale Äquivalenzklassen 2.3 Zustandsbasierter Test 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen und -bäumen 2.6 Syntatest 2.7 Transaktionsflussbasiertes Testen Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 1 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

2 Fehlersituation Fehlersituation Fehlersituation Kombinationen von Werten / Äquivalenzklassen Fehlersituation ti Hilfsmittel zur Auswahl sinnvoller Kombinationen aus der großen Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten: Ursache-Wirkungs-Analyse (Cause-Effect Graphing) - formale, grafische Sprache zur Beschreibung eines kombinatorischen logischen Netzwerks - Hilfsmittel für eine geeignete Wahl von Testfällen - Aufdecken von Unvollständigkeiten und Widersprüchen Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 2 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

3 Schritte zur Erzeugung von Testfällen mit der Ursache- Wirkungs- Analyse: Werden Münzen eingeworfen, wechselt der Automat in den Zustand Münzeinwurf. Er akzeptiert Münzen solange bis der Eintrittpreis erreicht ist. Ist der Eintrittspreis erreicht, wird die Eintrittsmarke gedruckt und der Automat befindet sich im Zustand Druckend. Zerlegung in Teilspezifikationen Identifikation & Bezeichnung von Ursachen und Wirkungen Ursachen-Wirkungs-Graph E Ergänzung von Abhängigkeiten und Einschränkungen Umformung in Entscheidungstabelle Testfall Testfall pro Spalte Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 3 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

4 Beispiel der Anwendung der Ursachen-Wirkungs-Analyse: Ursach.Wirk. Beispiel(teil)spezifikation: U1 U2 U3 W3 W4 W1 W2 Eine Operation ZaehleZchn liest Zeichen von der Tastatur, solange ein großer Konsonantbuchstabe oder großer Vokalbuchstabe eingegeben wird sowie die Gesamtzahl kleiner ist als der Maimalwert des Datentyps integer. Ist eine der Bedingungen nicht mehr erfüllt, wird die Operation beendet. Ist ein gelesenes Zeichen ein großer Konsonantbuchstabe oder Vokalbuchstabe, so wird Gesamtzahl um eins inkrementiert. Falls das eingelesene Zeichen ein großer Vokalbuchstabe ist, so wird auch VokalAnzahl um eins inkrementiert. Vokalbuchstabe: A, E, I, O, U Konsonantbuchstabe: B, C, D, F, G, H, J, K, L, M, N, P, Q, R, S, ß, T, V, W, X, Y, Z Gesamtzahl VokalAnzahl Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 4 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

5 Basiselemente eines Ursachen-Wirkungs-Graphen (log. Verknüpfungen): Identität Negation U W U W ODER U1 UND U1 U2 W U2 U2 W Wirkrichtung jeweils von links nach rechts Alternative Darstellung in komplizierten Graphen: mit Pfeilspitze Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 5 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

6 Weitere Elemente zur Beschreibung von Einschränkungen bei den Ursachen: Eclusive (E) Masks (M) Inclusive (I) () E M I One, and only one (O) O Requires (R) R... und weitere Elemente zur Beschreibung von Abhängigkeiten, z.b. IR (Irrelevant) Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 6 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

7 Beispiel der Anwendung der Ursachen-Wirkungs-Analyse: (Fortsetzg.) Ursachen: U1: Zeichen ist ein großer Konsonantbuchstabe U2: Zeichen ist ein großer Vokalbuchstabe U3: Gesamtzahl ist kleiner als der maimale Integerwert Wirkungen: W1: Gesamtzahl wird inkrementiert W2: VokalAnzahl wird inkrementiert W3: Zeichen wird gelesen W4: Operation wird beendet Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 7 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

8 Einschub: Aufbau von Entscheidungstabellen Nutzen: übersichtliche Darstellung kompleer Regelwerke Regelwerk = Menge von Regeln, Regel = Vorschrift: Bedingungen Aktionen aufwendig in der Erstellung; trotzdem häufig und breit eingesetzt DIN Aufbau: Alternative 1 Liste von 2 Bedingungskombinationen Bedingungen Variable, (Conditions) Relation, (Belegungen) Prädikat Bedingungskombination aus 2 Aktions- ausführung? 3 Liste aller möglicher 4 Aktionen (Actions) Zuordnung der durchzuführenden Aktionen Regel Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 8 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

9 Einschub: Aufbau von Entscheidungstabellen Beispiel einer einfachen Entscheidungstabelle zur Diagnose von Druckerproblemen (basierend auf Symptombeschreibungen) Bedingungen Aktionen Regeln Druckt nicht N Rotes Licht leuchtet Drucker wird nicht erkannt Stromkabel prüfen Verbindungskabel prüfen Software-Installation prüfen Toner prüfen/tauschen Papierstau prüfen Y Y Y Y N N N N Y Y N N Y Y N N Y N Y N Y N Y N Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 9 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

10 Vorgehen zur Umwandlung des Ursache-Wirkungs-Graphen in eine Entscheidungstabelle: Auswahl einer Wirkung (für alle Wirkungen nacheinander) Bildung sinnvoller Eingabekombinationen mittels fester Regeln für deren Ableitung aus dem Ursache-Wirkungs-Graphen: h pro Eintritt itt einer Wirkung und pro Nichteintritt einer Wirkung Jede gefundene Ursachenkombination ergibt eine Spalte in der Entscheidungstabelle Entfernung mehrfach auftretender Entscheidungstabelleneinträge (Redundanzelimination) Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 10 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

11 Vorgehen zur Umwandlung des Ursache-Wirkungs-Graphen in eine Entscheidungstabelle: Regeln für die Ableitung sinnvoller Eingabekombinationen [Übertragung] Sind bereits Wirkungen analysiert worden, die identisch oder komplementär zur aktuell betrachteten Wirkung sind, so können die schon ermittelten Testsituationen verwendet werden (auf eine Analyse kann verzichtet werden) [ODER/1] ODER-Verknüpfung mit dem Ergebnis 1 (d.h. die Wirkung tritt ein): nur solche Eingabekombinationen bilden, bei denen eine Eingabe den Wert 1 und alle übrigen Eingaben den Wert 0 besitzen [ODER/0] ODER-Verknüpfung mit dem Ergebnis 0 (d.h. die Wirkung tritt nicht ein): Eingabekombination mit allen Eingaben auf 0 [UND/0] UND-Verknüpfung mit dem Ergebnis 0: nur solche Eingabekombinationen bilden, bei denen eine Eingabe den Wert 0 und alle übrigen den Wert 1 besitzen [UND/1] UND-Verknüpfung mit dem Ergebnis 1: alle Eingaben auf 1 setzen Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 11 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

12 Beispiel der Anwendung der Ursachen-Wirkungs-Analyse: (Fortsetzg.) Transformation des Ursache-Wirkungs-Graphen in eine Entscheidungstabelle Analyse der einzelnen Wirkungen Auswahl einer Wirkung, z.b. W1 Durchsuchen des Graphen nach Kombinationen von Ursachen Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 12 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

13 Beispiel der Anwendung der Ursachen-Wirkungs-Analyse: (Fortsetzg.) Transformation des Ursache-Wirkungs-Graphen in eine Entscheidungstabelle Aufbau der Entscheidungstabelle aus den ermittelten Eingabekombinationen Ursachen Zw.wirkung Wirkungen Testsituationen U1 Zchn ist ein großer Kons.b. U2 U3 Z1 W1 W2 W3 W4 Zchn ist ein großer Vok.b. Gesamtzahl < INT_MAX Gesamtzahl wird inkrem. VokalAnzahl wird inkrem. Zchn wird gelesen Operation wird beendet Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 13 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

14 Beispiel der Anwendung der Ursachen-Wirkungs-Analyse: (Fortsetzg.) Ableitung von Testfällen aus den Spalten der Entscheidungstabelle: U1 U2 U3 Z1 W1 W2 W3 W4 Testsituationen Testfall T1: 0 0 Zchn ist ein großer Kons.b. Aufruf / Übergabe eines kleinen Werts für Zchn ist ein großer Vok.b. Gesamtzahl (z.b. Gesamtzahl < INT_MAX Gesamtzahl = 0) Gesamtzahl wird inkrem. VokalAnzahl wird inkrem. Zchn wird gelesen Operation wird beendet Einlesen großer Vokalbuchstabe Einlesen großer Konsonantbuchstabe t b Einlesen Zeichen, das weder großer Vokalbuchstabe noch großer Konsonantbuchstabe ist Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 14 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

15 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen, -bäumen Entscheidungstabellen und Entscheidungsbäume können Teil eines anderen Testverfahrens sein (z.b. in der Ursache-Wirkungs-Analyse) eigenständige Testbasis v.a. für funktionsorientiertes Testen sein Vorteil: Systematik erlaubt Testvollständigkeitsaussagen Problem: Umfang der Darstellung (und damit die Anzahl der daraus abgeleiteten Testfälle) wächst eponentiell mit der Anzahl der Bedingungen Optimierung Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 15 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

16 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen, -bäumen Einschub: Entscheidungstabellen Eigenschaften und Optimierung: Vollständigkeit: sichtbare Abdeckung sämtlicher Bedingungskombinationen Konsistenz (Widerspruchsfreiheit): erkennbar: gleiche Bedingungskombination muss zur selben Aktionskombination führen Konsolidierung: Zusammenfassung von Regeln Redundanz: erkennbar durch gleiche oder subsumierte Bedingungskombinationen v.a. Konsolidierung und Redundanzelimination als Gegenmaßnahme gegen eponentielles Wachstum mit der Bedingungsanzahl Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 16 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

17 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen, -bäumen Vereinfachtes Beispiel: Regeln Druckt nicht Y Y Y Y N N Y N Beding. Rotes Licht leuchtet Y Y N N Y Y Y N Drucker wird nicht erkannt Y N Y N Y N N N Aktionen Toner prüfen/tauschen Papierstau prüfen Redundanzen d Vollständigkeit? it? Inkonsistenz / Widerspruch (gleiche Bedingungskombinationen, aber unterschiedliche Aktionen) Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 17 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

18 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen, -bäumen Vereinfachtes Beispiel: Regeln Druckt nicht Y Y Y Y N N N N Beding. Rotes Licht leuchtet Y Y N N Y Y N N Drucker wird nicht erkannt Y N Y N Y N Y N Aktionen Toner prüfen/tauschen Papierstau prüfen Konsolidierung / Optimierung mit Don t Care-Werten Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 18 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

19 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen, -bäumen Vereinfachtes Beispiel: Regeln Druckt nicht Y Y Y Y N N Beding. Rotes Licht leuchtet Y Y N N Y N Drucker wird nicht erkannt Y N Y N - - Aktionen Toner prüfen/tauschen Papierstau prüfen Konsolidierung / Optimierung mit Don t Care-Werten Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 19 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

20 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen, -bäumen Vereinfachtes Beispiel: Regeln Druckt nicht - Y - Y Beding. Rotes Licht leuchtet Y Y N N Drucker wird nicht erkannt - N - N Aktionen Toner prüfen/tauschen Papierstau prüfen Achtung beim Konsolidieren! Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 20 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

21 2.5 Testen mit Entscheidungstabellen, -bäumen Entscheidungsbaum Eine Entscheidungstabelle kann alternativ als Entscheidungsbaum dargestellt werden N Bedingung 1 Y N Bedingung 2 Y Bedingung 2 N Y Aktion 1 Aktion 2 Aktion 3 Aktion 4 Jeder Weg von der Baumwurzel zu einem Blatt entspricht einer Regel Baumoptimierungen (zur Baumgrößenreduktion) Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 21 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

22 2.6 Syntatest Spezielle funktionsorientierte Testtechnik für SW, die syntaktische Analysen durchführt الكلب لدغ ساعي البريد Что? 該狗咬郵差 Leikalische Analyse Hund den Der beißt Briefträger Token Der Hund beißt den Briefträger Syntaanalyse Regel 1: satz subjekt prädikat objekt Regel 2: subjekt artikel substantiv Regel 3: objekt artikel substantiv Regel 4: prädikat verb Regel 5: substantiv hund briefträger Regel 6: verb beißt Regel 7: artikel der den Information entspricht der zugrundeliegenden Grammatik Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 22 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

23 2.6 Syntatest if (brieftraeger.wirdgebissen()) {... Information entspricht der zugrundeliegenden Sprache mit ihrer Grammatik? Analyse e-sw umfassen Leikalische Analyse Syntaanalyse - Kommandoschnittstelle - Compiler Spezifikation der Synta durch Syntadiagramme Nutzbar als Basis für den funktionsorientierten Test der Analyse-SW Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 23 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

24 2.6 Syntatest Beispiel eines Syntadiagramms: Testfallerzeugung (Testvollständigkeitskriterien): Knotenüberdeckung Kantenüberdeckung Vollständige Vollständige Pfadüberdeckung Pfadüberdeckung ohne Schleifen + Testfälle speziell für Schleifen Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 24 Software-Qualität, Wintersemester 12/13

25 2.7 Transaktionsflussbasiertes Testen Basis: Darstellung des Systems in Form seiner Transaktionsflüsse Beispiel zur Darstellung: UML Sequenzdiagramm Jun. Prof. Dr. E. Pulvermüller Folie 25 Software-Qualität, Wintersemester 12/13