黑箱測試方法詳細指南

目錄

1. 邊界值分析
2. 組合測試
3. 決策表測試
4. 狀態轉移測試

1. 邊界值分析

使用時機

當你要測試單一輸入參數時使用，例如：

• 年齡範圍驗證
• 金額限制檢查
• 數量上下限控制

實作步驟

Step 1：確認規格範圍

# 範例：年齡驗證器（範圍 0-120）
from src.boundary_value.age_validator import AgeValidator

validator = AgeValidator(min_age=0, max_age=120)

Step 2：設計測試案例

針對左邊界和右邊界各測試 3 個值：

# 左邊界測試
assert validator.validate(-1) is False   # 低於下限
assert validator.validate(0) is True     # 最小有效值
assert validator.validate(1) is True     # 最小有效值+1

# 右邊界測試
assert validator.validate(119) is True   # 最大有效值-1
assert validator.validate(120) is True   # 最大有效值
assert validator.validate(121) is False  # 超過上限

測試清單範本

2. 組合測試

使用時機

當你要測試多個參數交互作用時使用，例如：

• 瀏覽器相容性（OS × Browser × Language × Resolution）
• 系統配置組合
• 多因素設定

實作步驟

Step 1：定義參數與值

from src.pairwise.pict_generator import PairwiseGenerator

parameters = {
    'OS': ['Windows 10', 'Windows 11', 'macOS', 'Ubuntu', 'Fedora'],
    'Browser': ['Chrome', 'Firefox', 'Safari', 'Edge', 'Opera'],
    'Language': ['zh-TW', 'en-US']
}

# 全組合數：5 × 5 × 2 = 50 種

Step 2：生成 Pairwise 組合

generator = PairwiseGenerator()
test_cases = generator.generate(parameters)

print(f"全組合數：50")
print(f"Pairwise 組合數：{len(test_cases)}")  # 約 10-15 個
print(f"縮減比例：{(1 - len(test_cases)/50) * 100:.1f}%")

Step 3：執行測試

for test_case in test_cases:
    # 執行測試
    result = run_compatibility_test(
        os=test_case['OS'],
        browser=test_case['Browser'],
        language=test_case['Language']
    )
    assert result.success

縮減效果

3. 決策表測試

使用時機

當你要測試複雜的商業規則時使用，例如：

• 會員折扣計算
• 保險理賠規則
• 權限控制邏輯

實作步驟

Step 1：列出所有條件

# 範例：會員折扣計算
# 條件 1：會員等級（金卡/銀卡）
# 條件 2：購買金額（≥1000/<1000）
# 條件 3：使用優惠券（是/否）

# 總組合數：2³ = 8 種

Step 2：建立決策表

Step 3：實作與測試

from src.decision_table.membership_discount import MembershipDiscountCalculator

calculator = MembershipDiscountCalculator()

# 測試規則 1
result = calculator.calculate(
    member_level='gold',
    amount=1500,
    has_coupon=True
)
assert result['discount_rate'] == 0.25

完整性檢查

• n 個布林條件 → 2ⁿ 種組合
• 確保所有組合都有對應的規則
• 使用 get_decision_table() 檢查完整性

4. 狀態轉移測試

使用時機

當你要測試有順序或狀態的系統時使用，例如：

• 販賣機
• 媒體播放器
• 遊戲流程
• 工作流引擎

實作步驟

Step 1：定義狀態圖

stateDiagram-v2
    [*] --> 待機
    待機 --> 投幣中: 投幣
    投幣中 --> 選擇商品: 金額足夠
    選擇商品 --> 出貨中: 選擇商品
    出貨中 --> 找零: 出貨完成
    找零 --> 待機: 找零完成
    投幣中 --> 退幣: 取消
    退幣 --> 待機: 退幣完成

Step 2：測試每條轉移

from src.state_transition.vending_machine import VendingMachine

machine = VendingMachine()

# 測試：待機 → 投幣中
machine.insert_coin(10)
assert machine.get_state() == '投幣中'

# 測試：投幣中 → 選擇商品
machine.confirm_amount()
assert machine.get_state() == '選擇商品'

# 測試：選擇商品 → 出貨中
machine.select_product('可樂')
assert machine.get_state() == '出貨中'

Step 3：測試完整流程

def test_full_flow():
    """測試完整購買流程"""
    machine = VendingMachine()

    # 待機 → 投幣中 → 選擇商品 → 出貨中 → 找零 → 待機
    machine.insert_coin(50)
    machine.confirm_amount()
    machine.select_product('可樂')
    machine.dispense()
    change = machine.return_change()

    assert machine.get_state() == '待機'
    assert change == 20

覆蓋率目標

• 狀態覆蓋：每個狀態至少訪問一次
• 轉移覆蓋：每條轉移至少執行一次
• 成對轉移覆蓋：連續的兩個轉移

測試方法選擇流程圖

開始
  ↓
測試對象是什麼？
  ├─ 單一參數 → 邊界值分析
  ├─ 多參數組合 → Pairwise 測試
  ├─ 複雜規則 → 決策表測試
  └─ 有狀態順序 → 狀態轉移測試

常見問題

Q1：可以混合使用多種方法嗎？

A： 可以！實際專案中常常需要組合使用。例如：

• 先用決策表確定規則
• 再用邊界值測試每個參數
• 最後用狀態測試驗證流程

Q2：如何知道測試是否完整？

A： 使用覆蓋率指標：

• 邊界值：左右邊界各 3 個值
• Pairwise：100% 兩兩組合覆蓋
• 決策表：2ⁿ 種組合全部覆蓋
• 狀態：100% 狀態與轉移覆蓋

Q3：AI 能完全取代人工測試嗎？

A： 不能！AI 的角色是：

• ✅ 自動生成測試案例
• ✅ 快速建立測試模型
• ❌ 無法完全理解業務邏輯
• ❌ 無法處理所有邊緣情況

最佳實踐：AI 產出 + 人工審核

參考資源

• 課程筆記：../黑箱測試方法與AI應用_課程筆記.md
• 工具文件：
  • AllPairs 文件
  • Transitions 文件
• 範例程式碼：../src/ 目錄

整理日期： 2026-01-01