同値分割と境界値分析：ソフトウェアテストのレッスン

同値分割と境界値分析

同値分割と境界値分析とは、限られた数のテストケースで、できるだけ多くの欠陥を見つけるための選び方です。入力を仲間に分け、仲間の境目を調べます。

バスの運賃は、12歳未満が100円、12歳以上が200円とします。年齢は何百通りもあります。全部を試さずに、どの年齢を試せばよいでしょうか。

このレッスンのゴール

メモ

同値分割と境界値で、テストケースを選ぶことができる。

キーワード

ことば	いみ	れい
同値クラス	プログラムが同じように扱う入力の仲間	0から11歳
同値分割	入力を同値クラスに分け、各クラスから代表を選ぶこと
境界値	クラスの境目にある値と、その両隣の値	11と12
テストケース表	入力と期待する結果を、1行ずつ並べた表
総当たり	考えられる入力をすべて試すこと

学生が入力するセルは、このプレビューでは空白です。

全部は試せないから仲間に分ける

1つの数を入れる関数でも、試せる数は無数にあります。総当たりは、できません。

そこで、プログラムが同じように扱う入力を1つの同値クラスにまとめます。クラスの中のどの値でも、結果の種類は同じはずです。

クラスごとに代表を1つ選んで試すのが、同値分割です。

例: 運賃の同値クラス

クラス	年齢の範囲	代表の例	期待する運賃
子ども	0から11歳	5歳	100円
おとな	12歳以上	30歳	200円

学生が入力するセルは、このプレビューでは空白です。

代表の年齢で試す

コード: python

def fare(age):
    if age < 12:
        return 100
    return 200

# 仲間ごとの代表の年齢を1つずつ選びました。
for age in [5, 30]:
    print(age, fare(age))
# 代表を 8 と 40 に変えても、同じ答えになるか確かめましょう。

バグは境目に集まる

「12歳未満」を書くときは、< と <= を間違えやすいものです。1つ違うだけで、12歳の運賃が変わります。

このような「1つずれる」間違いは、クラスの境目で起きます。だから、境目の値と、その両隣を必ず試します。これが境界値分析です。

例: 注文数が1から10個の境界値

試す値	位置	期待する結果
0	下の境目のすぐ外	受け付けない
1	下の境目	受け付ける
2	下の境目のすぐ内	受け付ける
9	上の境目のすぐ内	受け付ける
10	上の境目	受け付ける
11	上の境目のすぐ外	受け付けない

学生が入力するセルは、このプレビューでは空白です。

作業用のフォルダを作る

コマンド

mkdir -p ~/testing/boundary

ここでは表示のみで、実行されません。無料アカウントを作成すると、実行ボタンで自分のラボのターミナルに入力できます。

そのフォルダへ移る

コマンド

cd ~/testing/boundary

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境目を間違えた関数を書く

コマンド

printf 'def fare(age):\n    if age <= 12:\n        return 100\n    return 200\n' > fare.py

ここでは表示のみで、実行されません。無料アカウントを作成すると、実行ボタンで自分のラボのターミナルに入力できます。

4つのケースを書く

コマンド

printf 'import unittest\nfrom fare import fare\n\n\nclass TestFare(unittest.TestCase):\n    def test_child(self):\n        self.assertEqual(fare(5), 100)\n\n    def test_eleven(self):\n        self.assertEqual(fare(11), 100)\n\n    def test_twelve(self):\n        self.assertEqual(fare(12), 200)\n\n    def test_adult(self):\n        self.assertEqual(fare(30), 200)\n' > test_fare.py

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テストを動かす

コマンド

python3 -m unittest 2>&1 | tail -n 1

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落ちたのは境目の12歳だけ

最後の行は FAILED (failures=1) です。4つのうち、落ちたのは1つだけです。

代表の5歳と30歳は合格しました。落ちたのは、境目の12歳です。次のコマンドで、理由が読めます。

落ちた理由を見る

コマンド

python3 -m unittest 2>&1 | grep AssertionError

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100 != 200 は何を言うか

出力は AssertionError: 100 != 200 の1行です。左が実際の運賃、右が期待した運賃です。

12歳に100円が返りました。<= のせいで、12歳が子どもに入っていたからです。真ん中の値だけでは、見つかりませんでした。

`<` に直す

コマンド

printf 'def fare(age):\n    if age < 12:\n        return 100\n    return 200\n' > fare.py

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もう一度動かす

コマンド

python3 -m unittest 2>&1 | tail -n 1

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よくある間違い

注意

「真ん中の値を試せば、十分だ」と考える人が多くいます。バグは境目に集まります。5歳と30歳は合格しても、12歳で落ちることがあります。境目と両隣を、必ず入れましょう。

ケースは表にして残す

テストケースは、入力と期待する結果を並べた表にまとめます。表の1行が、テスト1つになります。

表を見れば、何を試して、何をまだ試していないかが一目で分かります。次のコードは、表を1行ずつ読んで、合格か不合格かを出します。

表を読んで試すコード

コード: python

def fare(age):
    if age < 12:
        return 100
    return 200

# テストケース表: 年齢と、期待する運賃の組です。
cases = [[0, 100], [11, 100], [12, 200], [13, 200], [65, 200]]
for case in cases:
    age = case[0]
    expected = case[1]
    actual = fare(age)
    if actual == expected:
        print(age, "合格")
    else:
        print(age, "不合格", actual)
# 表に [10, 100] を足して、もう一度実行しましょう。