因果图分析法研究与实现
通过因果图轻松查找原因—QC因果图的实际应用技巧
通过因果图轻松查找原因—QC因果图的实际应用技巧一、因果图简介因果图是系统分析中非常常用的方法，其主要作用是通过图形方式体现出多种因素之间的关联关系，以帮助人们更深入地理解和分析复杂系统中的因果关系。
因果图不仅可以用于工程领域，还可以应用于管理咨询、医疗保健、市场营销、环保等多个领域。
因此，掌握因果图的基本要素及应用技巧对于学习和实践都非常重要。
二、因果图的基本要素因果图主要由以下三部分组成：1.因果关系箭头：用箭头表示两个因素之间的直接关系，箭头的末端指向被影响的因素。
2.因果关系因素：表示一个因素的名称，通常用矩形框来表示。
3.实线和虚线：用实线表示直接因果关系，用虚线表示间接因果关系。
三、直接原因和间接原因的区分方法区分直接原因和间接原因是因果图应用的重要一环，需要对因果图进行因果链条分析或逆向原因分析，以确定出直接原因和间接原因。
1.直接原因与间接原因定义直接原因是指造成问题的直接因素，可以直接导致问题的发生；而间接原因则可能是造成问题的隐性因素，是导致问题发生的深层次原因。
因此，区分直接原因和间接原因可以更准确地指向问题的根本原因，并且为下一步改进动作提供可行的思路和方案。
2.因果链条分析因果链条分析是让人们理解和找到一个问题的直接和间接原因之间因果关系的过程。
在因果链条分析中，人们要通过绘制因果图或者思维导图等方式，系统地列出造成问题的因素，进行分析和引申，从而找出直接原因和间接原因。
举个例子，假设一个橡皮轮胎厂家生产的轮胎质量不佳，随机返修率居高不下。
使用因果链条分析的方法，可能发现以下几个原因：轮胎设计不当、设备维护不到位、材料品质不佳、工人生产技能不足、供应商质量不稳定、工艺不规范。
然后将这些因素作为起点，一步一步地往下延伸，找到每个因素之间的因果关系和影响，最后找出造成问题的直接原因和间接原因。
这种方法可以帮助人们清晰地了解问题的全貌，从而找到解决问题的最佳路径。
3.逆向原因分析逆向原因分析是一种侧重于问题解决的方法，其主要思想是从问题的发生形式逆向分析其根本原因，即在整个因果关系中，反向找出直接原因和间接原因的过程。
因果图法
测试用例设计—因果图法1.引言等价类划分方法和边界值分析方法，都是着重考虑输入条件，但未考虑输入条件之间的联系、相互组合等。
考虑输入条件之间的相互组合，可能会产生一些新的情况。
但要检查输入条件的组合不是一件容易的事情，即使把所有输入条件划分成等价类，他们之间的组合情况也相当多。
因此必须考虑采用一种适合于描述对于多种条件的组合，相应产生多个动作的形式来考虑设计测试用例。
这就需要利用因果图（逻辑模型）。
因果图（Cause-EffectGraphing）提供了一个把规格转化为判定表的系统化方法，从该图中可以产生测试数据。
其中原因是表示输入条件，结果是对输入执行的一系列计算后得到的输出。
因果图方法最终生成的就是判定表，它适合于检查程序输入条件的各种组合情况。
2.因果图介绍图例说明1、4种符号分别表示了规格说明中向4种因果关系。
如图2-1所示。
图2-1 因果图关系2、因果图中使用了简单的逻辑符号，以直线联接左右结点。
左结点表示输入状态（或称原因），右结点表示输出状态（或称结果）。
3、ci表示原因，通常置于图的左部；ei表示结果，通常在图的右部。
ci 和ei均可取值0或1，0表示某状态不出现，1表示某状态出现。
因果图概念1、关系（图2-1 因果图关系）①恒等：若ci是1，则ei也是1；否则ei为0。
②非：若ci是1，则ei是0；否则ei是1。
③或：若c1或c2或c3是1，则ei是1；否则ei为0。
“或”可有任意个输入。
④与：若c1和c2都是1，则ei为1；否则ei为0。
“与”也可有任意个输入。
2、约束输入状态相互之间还可能存在某些依赖关系，称为约束。
例如，某些输入条件本身不可能同时出现。
输出状态之间也往往存在约束。
在因果图中，用特定的符号标明这些约束。
如图2-2所示。
图2-2因果图约束A.输入条件的约束有以下4类：① E约束（异）：a和b中至多有一个可能为1，即a和b不能同时为1。
② I约束（或）：a、b和c中至少有一个必须是1，即 a、b 和c不能同时为0。
因果图测试法附简单实例经典实用
C3 选择可乐
Cm3
投入5元
I
Cm4
Cm2
出货
投入3元
C4 选择冰红茶 E
C5 选择冰雪碧
因果图测试法附简单实例
实例分析
完整的因果图
投入3张一元纸币 C1
E 投入1张五元纸币 C2
I
选择可乐
C3
Cm3
投入5元
Cm2
投入3元
Cm4
出货
选择冰红茶
C4
E
选择冰雪碧 C5
Cm1
选择了饮料
因果图测试法附简单实例
E1 退还两元零钱 E2 可乐出货 E3 冰红茶 E4 雪碧出货
实例分析 (4)转换为判定表
c c c c c
因果图测试法附简单实例
实例分析 （5）根据判定表设计测试用例
这只是个很简单的例子
如果你能直接写出判定表也可 以不画因果图直接写出判定表 ->测试用例。比如这个例子。
实例分析 自动售货机售卖可乐、冰红茶和雪碧三种饮料，单价都 是3元。自动售货机只接受面值五元或一元的钞票。 若投入3张一元钞票，按下“可乐、冰红茶或雪碧”按钮后， 饮料自动送出； 若投入1张五元的钞票，则在送出饮料后退还两元零钱。
因果图测试法附简单实例
实例分析
自动售货机售卖可乐、冰红茶和雪碧三种饮料，单价都是3元。自动售货机 只接受面值五元或一元的钞票。 若投入3张一元钞票，按下“可乐、冰红茶或雪碧”按钮后，饮料自动送出；若 投入1张五元的钞票，则在送出饮料后退还两元零钱。
因果图测试法附简单实例
什么是因果图测试法？
·黑盒测试法的一种
·是一种利用图解法分析输入的各种组合情况，从而设
计测试用例的方法
因果分析法案例分析
因果分析法案例分析[1]以给排水管道漏水的质量问题为例，阐述采用因果图来分析质量问题的原因，并通过对这些原因进行逐一控制，将施工质量问题消灭在可能发生的时候，最终实现施工质量的事前控制。
所谓因果图，就是一种用于分析质量特性（结果）与可能影响质量特性的因素（原因）的一种工具，通过把握现状、分析原因、寻找措施来促进问题的解决（如下图)。
通过因果图来分析控制施工质量，就是根据下图中所指出的人、机、料、法、环五个方面进行“因”的控制，以实现工程质量合格这一“果”，即通过控制“因”以实现合格的“果”，从而实现事前控制和主动控制。
1.人的控制人是影响施工质量的最主要因素。
要控制施工质量，首先要实现对人的控制，人是质量控制中最活跃，也是最不稳定的因素，人既是质量控制的主体，又是质量控制中的受控对象，作为质量控制的主体，要充分调动人的积极性，发挥人的主导作用；作为受控对象，要尽可能地避免犯错误。
人对施工质量的影响，直接取决于工人的技术水平。
产品质量归根结底是制造出来的，工人的状态如何，对工程质量有直接影响。
但是，管理层的质量控制意识才是质量控制的关键。
为了有效地进行人的控制，必须做好以下几个方面的工作。
（1）建立健全的岗位责任制岗位责任制是全面、全过程、全员质量控制的基础。
施工质量控制的岗位责任制应包括：项目经理和项目技术负责人的管理职责；主管施工员的管理职责；质量员的监督职责；施工人员的直接责任。
例如：在管道安装施工前，施工员、质量员必须做好技术和安全交底；施工时，应按规定进行监督，质量员按规定进行抽检。
将质量责任落实到具体岗位人员身上的岗位责任制度是实现全员管理、主动控制、事前控制的具体体现。
（2）强化管理意识一般认为，施工质量问题的主要原因是管理不当。
在同样的专业技术条件下，由于管理水平参差，其产品质量、消耗、效益必然存在明显的差别。
因此，管理人员必须有强烈的管理意识，进行现场施工管理的人员，不仅要熟悉管道的施工规范和质量要求，而且要掌握一定的质量管理理论、手段和方法。
实施因果图法的具体步骤
实施因果图法的具体步骤1. 确定问题在实施因果图法之前，首先需要明确待解决的问题或现象。
确保问题描述清晰、具体，并确定该问题对于组织或个人的重要性。
2. 召集团队成员组织一个跨部门的团队来共同参与因果图的制作和分析。
团队成员的选择应具备相关领域的专业知识和经验，同时也要包括那些与问题相关的具体操作者或决策者。
3. 收集数据在制作因果图之前，需要收集相关的数据和信息以便团队对问题进行深入分析。
这些数据可以包括实际观测数据、统计数据、专家意见或者以往的经验。
4. 制作因果图使用因果图的工具，如思维导图软件或白板，将问题放置于图的中央，并绘制与该问题相关的因果关系。
因果图通常以树状结构展现，从问题开始，通过可能的因果关系扩展到更加具体的原因。
4.1 写下主要的因果关系首先，团队成员根据他们的专业知识和经验，逐一写下导致问题发生的主要因果关系。
这些关系应该直接与问题相关，并有逻辑上的联系。
4.2 持续添加次要因果关系一旦主要的因果关系确定，团队成员可以继续添加次要的因果关系。
这些关系应该是主要因果关系的进一步细分。
在绘制因果图时，可以根据需要进行拆分和扩展。
4.3 确定根本原因在绘制因果图的过程中，团队应该努力追溯到问题的根本原因。
这些根本原因通常是隐藏在表面原因背后的潜在因素。
通过绘制因果图，团队可以更好地理解问题的本质。
5. 分析因果关系一旦因果图绘制完成，团队成员需要对其中的因果关系进行分析和评估。
此时，可以应用各种工具和方法来量化和验证各因果关系之间的关联性和重要性。
5.1 使用因果关系图分析法因果关系图分析法是一种常用的工具，用于评估每个因果关系的重要程度。
通过对每个关系进行打分和排序，可以帮助团队确定哪些关系对问题的解决最为关键。
5.2 进行数据分析团队可以使用数据分析方法来验证因果关系之间的相关性。
例如，可以使用统计方法来分析数据，以确定各因果关系对问题的影响是否显著。
5.3 列出因果关系的影响程度根据分析的结果，团队成员可以列出每个因果关系的影响程度。
测试用例设计方法之因果图法
测试用例设计方法之因果图法(一)因果图法的来源➢大家熟悉的等价类划分法和边界值分析法，都是着重考虑输入条件，但未考虑输入条件之间的联系、相互组合等；➢但是，如考虑所输入条件之间的相互组合，会由于组合情况数目相当大，需要大量的测试用例；➢因果图法，是一种帮助人们系统地选择一组高效率测试用例的方法。
(二)因果图法的特点➢考虑输入条件间的组合关系；➢考虑输出条件对输入条件的信赖关系，即因果关系；➢测试用例发现错误的效率高；➢能检查出功能说明中的某些不一致或遗漏；➢因果图方法最终生产的就是判定表，它适合于检查程序输入条件和各种组合情况。
(三)因果图法基本步骤1.分割功能说明书对于规模比较大的程序来说，由于输入条件的组合数太大，所以很难整体上使用一个因果图。
我们可以把它划分为若干部分，然后分别对每个部分使用因果图。
例如，测试编译程序时，可以把每个语句作为一个部分。
2.识别出“原因”和“结果”，并加以编号所谓原因，是指输入条件或输入条件的等价类；而结果则是指输出条件或输出条件的等价类。
每个原因或结果都对应于因果图中的一个节点。
当原因或结果成立（或出现）时，相应的节点取值为1，否则为0。
例如，有一个饮料自动售货机（处理单价为5角钱）的控制处理软件，它的软件规格说明如下：若投入5角钱的硬币，按下“橙汁”或“啤酒”的按钮，则相应的饮料就送出来。
若投入1元钱的硬币，同样也是按“橙汁”或“啤酒”的按钮，则自动售货机在送出相应饮料的同时退回5角钱的硬币。
分析这一段说明，我们可以列出原因和结果。
原因如下：✧投入1元硬币；✧投入5角硬币；✧按下“橙汁”按钮；✧按下“啤酒”按钮结果✧退还5角钱；✧送出“橙汁”饮料；✧送出“啤酒”饮料3.根据功能说明书中规定的原因和结果之间的关系画出因果图因果图的基本符号如图1所示：1.因果图的基本符号图中左边的节点表示原因，右边的节点表示结果。
恒等、非、或、与的含义：✧恒等：若a=1，则b=1；若a=0，则b=0；✧非：若a=1，则b=0，若a=0，则b=1；✧或：若a=1或b=1或c=1，则d=1；若a= b= c=0，则d=0；✧与：若a= b= c=1，则d=1；若a=0或b=0或c=0，则d=0。
因果图(鱼骨图)
因果图（鱼骨图）分析法
上海畅联国际物流有限公司TQM推进办
当出现了某种质量问题，未搞清楚原因时，可针对问题 发动大家寻找可能的原因，使每个人都畅所欲言，把所有可 能的原因都列出来。
因果图定义
因果图，就是将造成某项结果的众多原因，以系统 的方式图解，即以图来表达结果（特性）与原因（因素） 之间的关系。其形状像鱼骨，所以又称为鱼骨图。 例
分析问题原因/结构
分析问题原因/结构
Step1 人员召集 召集与此问题相关的，有经验的一线操作人员，人数 4至10人，至少保证4人。 Step2 工具准备 白板、2－3支色笔。 Step3 头脑风暴（Brain Storming——BS）：时间15 分钟－60分钟，视问题重要程度、人数定 应尽可能多而全地找出所有可能原因 （至少15个以 上），而不仅限于自己能完全掌控或正在执行的内容。 对人的原因，宜从行动而非思想态度面着手分析。
绘制因果图（鱼骨图）
Step4 确定待分析的质量问题 （画鱼头，按为什么不好的方式描述）将其写在图右侧 的方框内，画出主干（主骨），箭头指向右端。 Step5 确定大要因（大骨） 必须用中性词描述（不说明好坏），与主骨成60度夹 角。现场作业一般从“人机料法环”着手，管理类问题一 般从“人事时地物”层别，视具体情况决定。 就搜集的原因，参与人员轮流发言，经磋商后，认为 影响较大因素（不止一个）圈上红色圈。针对已圈上 一个红圈的，若认为最重要的可以再圈上两圈，三圈。 圈数多的确定为大骨。
品管工具：因果分析图法
第 1 页共 1 页因果分析图法一、因果分析图法的涵义影响产品质量的因素多种多样，这些因素往往又错综复杂地交织在一起．企业只有准确地找出问题产生的根源才能从根本上解决问题，进而保证质量得到持续改进。
因果分析图就是寻找质量问题产生原因的一种有效方法，它能清晰、有效地整理和分析出产品质量和诸因素之间的关系。
因果分析图又叫特性要素图、树枝图和鱼刺图等，是质量管理常用工具之一。
它于1953年最早在日本川缔制铁公司毒合工厂应用，并取得了很好的效果，从而得到推广。
一般说来，影响产品质量的原因尽管很多，关系复杂，但归纳起来，不外存在两种互为依存的关系，即平行关系和因果关系。
在进行质量分析时，如果通过直观方法能够找出属于同一层的有关因素的主次关系(平行关系)，就可以利用排列图对它们进行统计分析。
但是由于因素在层间还存在着纵向的因果关系，这就要求要有一种方法能同时整理出这两种关系，因果分析图就是根据这种需要而构思的。
在具体分析时，我们可以从质量问题出发，首先分析哪些因素是影响产品质量的大原因，进而从大原因出发寻找中原因、小原因和更小原因，并查出和确定主要原因。
如左图所示．因果图就是用锁头表示小原因、中原因、大原因、某种结果之间的因果关系的图形。
因果分析图法既是针对某一结果通过分析，制作因果图，并查明和确认主要原因的方法。
二、因果分析图的绘制步骤将相关问题专家聚集在一起，通过召开“诸葛亮”会来集思广益地解决问题：①明确要解决问题的准确含义，并用确切的语言把质量问题表达出来，井用方框画在图面的最右边；②从这个质量问题出发先分析大原因，再以大原因作为结果寻找中原因，然后以中原因为结果寻找小原因，甚至更小的原因；③画出主干线，主干线的箭头指向质量问题，再在主干线的两边依次用不同粗细的箭头线表示出大、中、小原因之间的因果关系，在相应箭头线旁边注出原因内容；④找出主要原因，用显著记号或图把主要内容圈起来，以示突出：⑤记录因果图的绘制日期、参加讨论的人员及其他备查的事项。
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因果图分析法研究与实现
因果图分析法是编写测试用例的重要方法之一,属于黑盒测试的范畴。
因果图分析法原理简单,步骤明确,应用广泛。
但目前诸多参考教材对于该方法的介绍基本都采用了相对复杂而且相类似的实例,对学习者来说有一定的困难。
结合多年软件测试用例设计的经验,在实践的前提下,就因果图分析法设计测试用例给出了详尽的介绍,特别是针对因果图转换成判定表这一步骤,提出了明确简洁的转换办法并结合浅显易懂的实例加以实现,从而进一步简化了因果图分析法的应用,也为广大学习者提供了一定的参考价值。
标签：黑盒测试;测试用例;因果图;判定表
1引言
随着软件质量受重视程度的日益增加,软件测试在国内软件项目开发中也越来越受重视,并得以迅速发展,而测试用例是软件测试全部过程的核心,是测试执行环节的基本依据。
因果图分析法是设计测试用例的重要方法之一,它属于黑盒测试的范畴。
因果图分析法原理简单,步骤明确,但由于目前诸多参考教材对于该方法的介绍基本都采用了相对复杂实例,特别当把因果图转换成判定表这一步骤,目前还没有提出过明确性的方法,所有的实例都是直接给出答案,而没有解释方法,这样就给学习者在理解上造成一定的困难,本文在教学实践前提下,就因果图如何转换为判定表提出了一种简易可行的方法,并结合实例加以实现。
2方法介绍
2.1因果图定义
因果图(cause effect graphics)是一种形式化语言,是一种组合逻辑网络图。
它是把输入条件视为“因”,把输出或程序状态的改变视为“果”,将黑盒看成是从因到果的网络图,采用逻辑图的形式来表达功能说明书中输入条件的各种组合与输出的关系。
因果图法的基本原理是通过因果图,把用自然语言描述的功能说明转换为判定表,然后为判定表的每一列设计一个测试用例。
2.2产生背景
等价类划分法和边界值分析方法都是着重考虑输入条件,但没有考虑输入条件的各种组合、输入条件之间的相互制约关系。
这样虽然各种输入条件可能出错的情况已经测试到了,但多个输入条件组合起来可能出错的情况却被忽视了。
如果在测试时必须考虑输入条件的各种组合,则可能的组合数目将是天文数字,因此必须考虑采用一种适合于描述多种条件的组合、相应产生多个动作的形式来进行测试用例的设计,这就需要利用因果图。
因果图法是一种帮助人们系统地选择一组高效率测试用例的方法。
2.3因果图基本符号和条件约束
(1)4种符号分别表示了规格说明中4种因果关系,如图所示:
①恒等:若a=1,则b=1;若a=0,则b=0;
②非:若a=1,则b=0,若a=0,则b=1;
③或(∨):若a=1或b=1或c=1,则d=1;若a=b=c=0,则d=0;
④与(∧):若a=b=c=1,则d=1;若a=0或b=0或c=0,则d=0。
图1
(2)因果图中使用了简单的逻辑符号,以直线联接左右结点。
左结点表示输入状态(或称原因),右结点表示输出状态(或称结果)。
(3)Ci表示原因,通常置于图的左部;ei表示结果,通常在图的右部。
Ci和ei均可取值0或1,0表示某状态不出现,1表示某状态出现。
(4)约束:是指输入状态相互之间还可能存在某些依赖关系。
例如,某些输入条件本身不可能同时出现。
输出状态之间也往往存在约束。
在因果图中,用特定的符号标明这些约束。
输入条件的约束有以下4类:
①E约束(异):a和b中至多有一个可能为1,即a和b不能同时为1。
②I约束(或):a、b和c中至少有一个必须是1,即a、b和c不能同时为0。
③O约束(唯一):a和b必须有一个,且仅有1个为1。
④R约束(要求):a是1时,b必须是1,即不可能a是1时b是0。
输出条件约束类型:只有M约束(强制):若结果a是1,则结果b强制为0。
2.4利用因果图生成测试用例的基本步骤(如图2)
图2
(1)分析软件规格说明描述中,哪些是原因(即输入条件或输入条件的等级类),哪些是结果(即输出条件),并给每个原因和结果赋予一个标识符。
(2)分析软件规格说明描述中的语义,找出原因与结果之间,原因与原因之间
对应的关系,根据这些关系,画出因果图。
(3)由于语法或环境限制,有些原因与原因之间,原因与结果之间的组合情况不可能出现,为表明这些特殊情况,在因果图上用一些记号表明约束或限制条件(可略)。
(4)把因果图转换为判定表。
(重点改进之处)
按照由上至下,从左往右的顺序依次转换各关系,具体方法如下:
①恒等:原因为真(1)|结果为真(1),原因为假(0)|结果为假(0);
②非:原因为真(1)|结果为假(0)|原因为假(0),结果为真(1);
③或(∨):原因分别取真一次,结果为真;
④与(∧):原因同时取真一次,结果为真。
(5)把判定表的每一列拿出来作为依据,设计测试用例(测试用例在判定表中)。
3因果图实例推导
某软件规格说明书包含“订货单处理程序”的处理逻辑描述为:如果订货金额不足500元且未过期,则向顾客发出批准单和提货单,已过期的什么通知也不发;如果订货金额超过500但不足1000,则发出批准单和提货单,对已经过期的发过期通知单;如果订货金额超过1000,不论是否过期,都要发出批准单和提货单。
第一步:对说明进行分析,得到原因和结果:
原因:1——订货金额不足500;
2——订货金额超过500但不足1000;
3——订货金额超过1000;
4——已过期;
5——未过期。
结果:21——发批准单和提货单;
22——发过期通知单;
23——什么通知也不发。
第二步:画出因果图。
画因果图时,原因在左,结果在右,由上而下排列,并根据功能说明书中规定的原因和结果之间的关系,用上述基本符号连接起来。
在因果图中还可以引入一些中间节点。
图3
将原因和结果用因果图的逻辑符号连接起来,其中编号为11的中间结点是导出结果的进一步原因。
第三步:转换成判定表。
判定表(DecisionTable)是分析和表达多逻辑条件下执行不同操作的情况下的工具。
判定表通常由四部分组成:
(1)条件桩(ConditionStub):列出了问题的所有条件。
(2)动作桩(ActionStub):列出了问题规定可能采取的操作。
(3)条件项(ConditionEntry):列出针对它左列条件的取值。
(4)动作项(ActionEntry):列出了在条件项的各种取值情况下应该采取的动作。
表1判定表(由上至下,从左往右排序号;设订货金额为W)
4结语
通过以上介绍,可以得到一个快捷而简单的利用因果图设计测试用例的办法,尤其在将因果图转换成判定表时,已经变得有章可循,实际上这个办法是通用的,对于所有的实例都是可以实现的,学习者可以尝试。
参考文献
[1]徐芳.软件测试技术[M].北京:机械工业出版社,2007.
[2]朱少民.全程软件测试[M].北京:电子工业出版社,2007.。