布尔表达式的测试用例

布尔表达式的测试用例可以通过应用场景法和正交实验法来设计。

1. 应用场景法的设计步骤如下[^1]：
- 根据用例规约，描述出程序的基本流及各项备选流。
- 根据基本流和各项备选流生成不同的场景。
- 对每个场景生成相应的测试用例。
- 对生成的所有测试用例重新复审，去掉多余的测试用例。
- 将布尔表达式转换为语法二叉树。
- 采用正交实验法来设计测试用例集。
- 该方法可以快速获取完备的MC/DC最小测试用例集。
- 同时也可以处理带耦合条件的复杂布尔表达式。

通过以上两种方法，可以设计出适用于布尔表达式的测试用例集。

相关问题

黑盒测试和白盒测试的测试用例如何编写

### 黑盒测试用例的设计

黑盒测试主要关注软件的功能需求，而不考虑内部结构或代码实现。为了确保应用程序按照预期工作，在设计黑盒测试案例时应重点考察输入输出的有效性以及边界条件。

#### 设计原则
- **有效性验证**：确认程序能否正确处理有效范围内的数据。
- **无效性验证**：检验当提供超出规定范围的数据时系统的反应。
- **边界值分析**：特别注意临界情况下的行为，因为这些地方最容易出现问题[^1]。

#### 示例指南
假设有一个函数`calculateDiscount(price, discountRate)`用于计算折扣后的价格，其中参数分别为商品原价和折扣率(0到1之间的小数)，返回打折后的金额。

| 测试编号 | 输入 (price,discountRate) | 预期结果 |
| --- | --- | --- |
| TC-BB_01 | (100, 0.2) | 80 |
| TC-BB_02 | (-50, 0.3) | 抛出异常 "Invalid price" 或者其他合理的错误提示|
| TC-BB_03 | (100, -0.1)| 抛出异常 "Invalid discount rate" 或者其他合理的错误提示|

---

### 白盒测试用例的设计

相比之下，白盒测试更侧重于理解并利用被测对象的具体编码细节来构建测试方案。这通常涉及到对源码中的控制流图进行深入研究，以达到特定程度上的语句、分支或其他形式的覆盖率目标。

#### 关键要素
- **路径覆盖**：尝试执行尽可能多的不同执行路线。
- **逻辑覆盖**：包括但不限于判定表驱动法、条件组合覆盖等技术，旨在全面评估布尔表达式的真假可能性及其影响。

#### 示例指南
对于同样的`calculateDiscount()`方法：

public double calculateDiscount(double price, double discountRate){
    if(price < 0 || !(0 <= discountRate && discountRate <= 1)){
        throw new IllegalArgumentException("Price must be non-negative and Discount Rate should between 0 to 1");
    }
    return price * (1-discountRate);
}

| 测试编号 | 条件/决策点 | 路径描述 | 实际输入 (price,discountRate) | 预期结果 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| TC-WB_01 | `if`判断成立与否 | 当前两个条件都满足时不进入`if`体 | (100, 0.2) | 返回79.99...接近80的结果 |
| TC-WB_02 | `if`内抛错机制触发 | 只要任意一个条件不满足就跳转至`throw`语句 | (-50, 0.3), (100,-0.1),(100,1.1) | 抛出IllegalArgumentException |

本题的目标是计算布尔表达式，例如：(V|V)&F&(F|V) 其中 V 表示 True，F 表示 False。 表达式可以包含下述运算符： ! 表示not，& 表示and，| 表示 or ，允许使用括号。 为了执行表达式的运算，要考虑运算符的优先级：not的优先级最高，or的优先级最低。程序要产生 V 或 F，即输入文件中每个表达式的结果。 输入描述 一个表达式不超过100个符号。符号间可以用任意个空格分开，也可以没有空格，所以表达式的总长度，也就是字符的个数，是未知的。 在输入中，表达式的个数是一个变量，不大于20。每个表达式在一行中，如样例所示。 输出描述 对测试用例中的每个表达式，输出Expression，后面跟着序列号和:，然后是相应测试表达式的结果值。 每个测试表达式一行。 使用如下所示的样例输出中的格式。 用例输入 1 (V|V)&F&(F|V) !V|V&V&!F&(F|V)&(!F|F|!V&V) (F&F|V|!V&!F&!(F|F&V)) 用例输出 1 Expression 1: F Expression 2: V Expression 3: V c++

以下是C++代码实现，采用了递归的方式对表达式进行求解：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <stack>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 定义布尔值类型
enum BooleanValue { V = true, F = false };

// 递归求解布尔表达式
BooleanValue eval(const string& exp, int& idx);

// 求解逻辑非表达式
BooleanValue eval_not(const string& exp, int& idx);

// 求解逻辑与和逻辑或表达式
BooleanValue eval_and_or(const string& exp, int& idx);

// 判断字符是否是空格
bool is_space(char c) {
    return c == ' ';
}

// 去除表达式中的空格
string remove_spaces(const string& exp) {
    string res;
    remove_copy_if(exp.begin(), exp.end(), back_inserter(res), is_space);
    return res;
}

// 计算布尔表达式
BooleanValue eval_expression(const string& exp) {
    int idx = 0;
    return eval(exp, idx);
}

// 递归求解布尔表达式
BooleanValue eval(const string& exp, int& idx) {
    if (exp[idx] == '(') {
        idx++; // 跳过左括号
        BooleanValue res = eval_and_or(exp, idx);
        idx++; // 跳过右括号
        return res;
    }
    else {
        return eval_not(exp, idx);
    }
}

// 求解逻辑非表达式
BooleanValue eval_not(const string& exp, int& idx) {
    if (exp[idx] == '!') {
        idx++; // 跳过逻辑非符号
        BooleanValue res = eval_not(exp, idx);
        return (res == V) ? F : V; // 对逻辑非表达式的结果进行取反
    }
    else {
        return eval_and_or(exp, idx);
    }
}

// 求解逻辑与和逻辑或表达式
BooleanValue eval_and_or(const string& exp, int& idx) {
    stack<BooleanValue> values; // 存储值的栈
    stack<char> ops; // 存储运算符的栈

    // 进行循环求解
    while (idx < exp.size()) {
        if (exp[idx] == '(') {
            idx++; // 跳过左括号
            BooleanValue res = eval_and_or(exp, idx);
            values.push(res);
        }
        else if (exp[idx] == ')') {
            break; // 遇到右括号退出循环
        }
        else {
            BooleanValue val;
            if (exp[idx] == 'V') {
                val = V;
            }
            else if (exp[idx] == 'F') {
                val = F;
            }
            else {
                throw runtime_error(string("invalid character: ") + exp[idx]);
            }

            if (!ops.empty() && ops.top() == '&') {
                ops.pop();
                BooleanValue v1 = values.top();
                values.pop();
                BooleanValue res = (v1 == V && val == V) ? V : F; // 计算逻辑与表达式
                values.push(res);
            }
            else if (!ops.empty() && ops.top() == '|') {
                ops.pop();
                BooleanValue v1 = values.top();
                values.pop();
                BooleanValue res = (v1 == V || val == V) ? V : F; // 计算逻辑或表达式
                values.push(res);
            }
            else {
                values.push(val);
            }
        }
        idx++; // 跳过当前字符
    }

    // 处理剩余的运算符
    while (!ops.empty()) {
        char op = ops.top();
        ops.pop();
        BooleanValue v2 = values.top();
        values.pop();
        BooleanValue v1 = values.top();
        values.pop();
        if (op == '&') {
            BooleanValue res = (v1 == V && v2 == V) ? V : F; // 计算逻辑与表达式
            values.push(res);
        }
        else if (op == '|') {
            BooleanValue res = (v1 == V || v2 == V) ? V : F; // 计算逻辑或表达式
            values.push(res);
        }
    }

    return values.top(); // 返回表达式的值
}

int main() {
    int n;
    cin >> n;
    cin.ignore(); // 忽略换行符

    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
        string exp;
        getline(cin, exp); // 读取表达式
        exp = remove_spaces(exp); // 去除表达式中的空格
        BooleanValue res = eval_expression(exp); // 计算表达式的值
        cout << "Expression " << i << ": " << (res == V ? "V" : "F") << endl; // 输出结果
    }

    return 0;
}