【软考 程序流程图的测试方法】McCabe度量法计算环路复杂度

程序流程图的测试方法

程序流程图的测试方法主要用于验证代码逻辑的完整性和正确性，属于白盒测试范畴。以下是几种核心方法及其应用方式：

1. 基本路径测试（Basis Path Testing）

原理：基于控制流图（CFG）生成覆盖所有独立路径的测试用例。

步骤：

1. 绘制控制流图：将代码转换为节点（语句块）和边（控制转移）。
2. 计算环路复杂度（McCabe方法）：确定独立路径数量。
3. 生成路径集合：覆盖所有独立路径。
4. 设计测试用例：为每条路径设置输入和预期输出。

示例： 代码片段：

if x > 0:
    print("正数")
else:
    print("非正数")
for i in range(3):
    print(i)

• 独立路径：2条（if分支 + 循环执行3次）。

2. 条件覆盖测试（Condition Coverage）

• 目标：确保每个逻辑条件的真/假结果均被覆盖。
• 步骤：
  1. 识别条件表达式：如 if (A and B)。
  2. 设计用例覆盖所有可能组合：例如：
     • 用例1：A=True, B=True
     • 用例2：A=True, B=False
     • 用例3：A=False, B=True
     • 用例4：A=False, B=False

3. 循环测试（Loop Testing）

• 目标：验证循环边界和迭代逻辑。
• 策略：
  • 零次循环：跳过循环体。
  • 单次循环：执行一次循环。
  • 多次循环：执行典型次数（如2次）。
  • 最大次数循环：测试边界值。

4. 分支覆盖测试（Branch Coverage）

• 目标：覆盖所有分支（如 if-else、switch-case）。
• 步骤：
  1. 标记所有分支点。
  2. 设计用例确保每个分支至少执行一次。

McCabe度量法计算环路复杂度

公式与步骤

McCabe环路复杂度（Cyclomatic Complexity）通过以下任一方式计算：

1. 基于控制流图： [ V(G) = E - N + 2P ]
   • (E)：边数
   • (N)：节点数
   • (P)：连通分量数（通常 (P=1)）
2. 基于判定节点数： [ V(G) = \text{判定节点数} + 1 ]

示例演示

代码逻辑：

if A:
    print("A成立")
else:
    print("A不成立")
if B:
    print("B成立")
for i in range(2):
    print(i)

步骤1：统计参数

• 节点 (N = 6)（开始、A判断、两个分支、B判断、循环、结束）
• 边 (E = 7)
• 连通分量 (P = 1)

步骤2：计算复杂度 [ V(G) = 7 - 6 + 2 \times 1 = 3 ] 或：判定节点数 = 2（两个if） → (V(G) = 2 + 1 = 3)

环路复杂度的意义

• 复杂度值 = 最小测试用例数（需覆盖所有独立路径）。
• 阈值建议：
  • (V(G) \leq 10)：代码简单，易于维护。
  • (10 < V(G) \leq 20)：需重构优化。
  • (V(G) > 20)：高风险代码。

总结

• 测试方法：基本路径测试、条件覆盖、循环测试、分支覆盖是验证流程图逻辑的核心手段。
• McCabe复杂度：通过控制流图或判定节点数快速评估代码复杂度，指导测试用例设计。
• 实践建议：结合具体代码结构选择测试策略，优先覆盖高复杂度模块。