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クラシフィケーション・ツリー法入門
- 1. クラシフィケーション・ツリー法 入門 WACATE2014 Winter 2014/12/6 井芹 洋輝(@goyoki) 1
- 2. このセッションについて • ねらい – クラシフィケーションツリー法の特徴と手順を知る – クラシフィケーションツリー法によるテスト設計を 経験する • 対象 – テスト設計に携わる人 – 同値分割を知っている人 2
- 3. アウトライン 1. クラシフィケーション・ツリー法の概要 2. クラシフィケーション・ツリー法の進め方 3. 応用的なトピック 3
- 4. 1. クラシフィケーション・ツリー法 の概要 4
- 5. クラシフィケーションツリー法とは • 名前 –Classification Tree Method。略称CTM • 用途 –ブラックボックステストの技法。主に機能テ ストが対象 –同値分割、組み合わせテストを分類木 （クラシフィケーションツリー）でモデリング するテスト設計技法 5
- 6. 6 分類木 （クラシフィケーションツリー）の例 定食選択 主菜 副菜 肉 魚 サラダ おひたし 調理法 刺身 焼魚 【四角枠線で囲ったもの】 クラシフィケーション 【枠線のないもの】 クラス
- 7. 7 分類木 （クラシフィケーションツリー）の例 定食選択 主菜 副菜 肉 魚 サラダ おひたし 調理法 刺身 焼魚 【四角枠線で囲ったもの】 クラシフィケーション 【枠線のないもの】 クラス クラシフィケーションとクラスは 同値分割の関係
- 8. CTMの大まかな進め方 1. 分類木でテスト条件 をモデリングする 定食選択 主菜 副菜 肉 魚 サラダ おひたし テストケース１ テストケース2 3. 基準に従ってテスト ケースを作成する 8 2. 網羅基準を定める (例：全網羅する)
- 9. CTMのメリット • メリット – 同値クラスや組み合わせテストを整理だてて考えら れる • 同値クラスの抽象構造、コンポジション、Is-aの関係をわか りやすく表現 – 手軽で汎用的 • 副次的なメリット – 自動化しやすい • ツールによるテスト自動生成が普及している – 類似手法（FOT、NGT）の勉強のとっかかりに 9
- 10. CTMの経緯 • 生まれたのは1993年 – Grochtmann, Matthias; Grimm, Klaus (1993). "Classification Trees for Partition Testing". Software Testing, Verification & Reliability • 最近の動向 – ISO 29119の主要技法の一つとしてピックアップさ れている – FOTという類似のテスト手法が提唱されている 10
- 11. 分類木のスタイル • 記法に様々なものがある(主にツール依存) • 拡張も提唱されている(後述) Classification Class Class ISO 29119のスタイル Classification Class Class Guide to Advanced Software Testing のスタイル Classification Class Class mutex FOTのスタイル 11 Class
- 12. 2.クラシフィケーション・ツリー法 の進め方 12
- 13. CTMの進め方 1. 分類木を描く 1. 描き方のルール 2. 描き方 3. 個人演習 2. テストケースを作成する 1. 網羅基準の設定 2. テストケースの作成 3. 個人演習 13
- 14. 14 1. 分類木を描く：描き方のルール CTMでの分類木(構成要素) 1 AAA BBB 3 機能 2 4 BBB • 分類木の最上位の要素は ドメインやルートと呼ばれる。 • 機能名やテスト入力名を描く
- 15. 15 1. 分類木を描く：描き方のルール CTMでの分類木(構成要素) 支払方法 クレジットカード 現金 ※CTMは入力について描く 【四角枠線で囲ったもの】 クラシフィケーション （テストの入力条件を描く） 【枠線のないもの】 クラス （クラシフィケーションがとり得 る値や同値クラスを描く） 機能
- 16. 16 1. 分類木を描く：描き方のルール CTMでの分類木(要素のつながり) ラーメン 細麺 麺スープ 豚骨塩 麺の種類 麺の硬さ 太麺 ばりかた かため バリエーション 醤油豚骨 マー油 豚骨 豚骨のみ ●クラシフィケーション→クラス Is-a、同値分割の関係。 親ノード（上側）がとり得る同値ク ラスや値を子ノード（下側）に書く ツリーを描く
- 17. 17 1. 分類木を描く：描き方のルール CTMでの分類木(要素のつながり) ラーメン 細麺 麺スープ 豚骨塩 麺の種類 麺の硬さ 太麺 ばりかた かため バリエーション 醤油豚骨 マー油 豚骨 豚骨のみ ●ドメイン→クラシフィケーション ●クラシフィケーション→クラシフィケーション ●クラス→クラシフィケーション has-a、コンポジションの関係 親ノードが子ノードを包含する 親ノードが属性として子ノードを持つ ツリーを描く
- 18. 18 1. 分類木を描く：描き方のルール CTMでの分類木(注意事項) ラーメン 細麺 麺スープ 豚骨塩 麺の種類 麺の硬さ 太麺 ばりかた 針金バリエーション 醤油豚骨 マー油 豚骨 豚骨のみ ●兄弟ノードはクラシフィケーショ ンかクラスで統一すること
- 19. 19 1. 分類木を描く：描き方のルール CTMでの分類木(注意事項) ラーメン 細麺 麺スープ 豚骨塩 麺の種類 麺の硬さ 太麺 ばりかた 針金バリエーション 醤油豚骨 マー油 豚骨 豚骨のみ ●クラシフィケーションの兄弟ノー ドは直交しているのが理想 ●クラスの兄弟ノードは漏れ・ダブリを避ける ●クラスはテストの入力条件に使えるものを
- 20. 1. 分類木を描く：描き方 CTMでの分類木(注意事項) • 分類木の描き方は自由 • 描き方アプローチ（組み合わせて実施） – ボトムアップ • 具体的なものを抽象化・グルーピング – トップダウン • 抽象的なものを具体化 • 観点を検討し、観点ごとに具体化 – 整理・作り込み • 観点の整理、抽象度・MECE性の改善を行う 20
- 21. 1. 分類木を描く：描き方 CTMでの分類木(注意事項) • 分類木の描き方は自由 • 描き方アプローチ（組み合わせて実施） – ボトムアップ • 具体的なものを抽象化・グルーピング – トップダウン • 抽象的なものを具体化 • 観点を検討し、観点ごとに具体化 – 整理・作り込み • 観点の整理、抽象度・MECE性の改善を行う 21 これをやりやすいのが CTMの強力なメリット
- 22. 22 1. 分類木を描く：描き方 ボトムアップ 【申し込み情報】 テスト対象
- 23. 23 1. 分類木を描く：描き方 ボトムアップ 【申し込み情報】 テスト対象 申し込み情報 持参する 持参 しない 参加 した 知っていた が、参加で きなかった 知らなかった 考えられるクラスの具体例を出す
- 24. 24 1. 分類木を描く：描き方 ボトムアップ 【申し込み情報】 申し込み情報 ノートPCの 持参 前回の WACATEに ついて 持参する 持参 しない 参加 した 知っていた が、参加で きなかった 知らなかった テスト対象 クラスを抽象化・ グルーピングして 分類木にする
- 25. 25 1. 分類木を描く：描き方 トップダウン テスト対象 文書ソフトの文字装飾機能 文字装飾機能 文字の装飾 背景の装飾位置・サイズ 分析のとっかかりとして観点を出す
- 26. 26 1. 分類木を描く：描き方 トップダウン テスト対象 文書ソフトの文字装飾機能 文字装飾機能 文字の装飾 背景の装飾位置・サイズ 太字斜体 斜体 非斜体 太字 非太字 位置 サイズ 上付き 下付き 通常 有効サイズ 無効サイズ 背景色 下線 ・・・ 観点ごとに分析
- 27. 27 1. 分類木を描く：描き方 整理・作り込み（横方向） 文字装飾機能 文字の装飾 背景の装飾位置・サイズ 太字斜体 斜体 非斜体 太字 非太字 位置 サイズ 上付き 下付き 通常 有効サイズ 無効サイズ 背景色 下線 ・・・ 漏れやダブリがないか、観点は出しきっているか、 分割の粒度や数は問題ないか、確認・改善する クラスは 無効・記述漏れ も出しきる
- 28. 28 1. 分類木を描く：描き方 整理・作り込み（縦方向） 文字装飾機能 文字の装飾 背景の装飾位置・サイズ 太字斜体 斜体 非斜体 太字 非太字 位置 サイズ 上付き 下付き 通常 有効サイズ 無効サイズ 背景色 下線 ・・・ 抽象度は問題ないか、上下関係に抜け漏れはないか、 確認・改善する
- 29. 個人ワーク1（20分） • 当日提示 29
- 30. CTMの進め方 1. 分類木を描く 1. 描き方のルール 2. 描き方 3. 個人演習 2. テストケースを作成する 1. 網羅基準の設定 2. テストケースの作成 3. 個人演習 30
- 31. 2. テストケースを作成する 網羅基準の設定 • 分類木をどう網羅するか基準を決める –網羅基準の例(ISO 29119) • Minimized:「すべてのクラスを網羅する」 • Maximized:「すべてのクラスの組み合わせを網 羅する」 –網羅基準に制約はない テスト目的に応じて柔軟に設定する 31
- 32. 2.テストケースを作成する テストケースの作成 1. 網羅基準に従って組み合 わせを決める （例は組合わせ全網羅） – 分類木の下に組み合わせ表 を書いて組み合わせを図化 する – 手動、自動やりやすい手段で All Pair法等も活用可 2. クラスに具体的な値を割 り当て、テスト条件とする 定食選択 主菜 副菜 肉 魚 サラダ おひたし テストケース１ テストケース2 テストケース3 テストケース4 組み合わせ表 32
- 33. 33 CTMでのテスト設計の例 申し込み情報 ノートPCの 持参 前回の WACATE について 持参する 持参 しない 参加 した 知っていたが、 参加できな かった 知らなかった (1)網羅基準を決める 「クラスを網羅する」 (2)組み合わせを作る （今回は手動） (3)組み合わせをテス トケースに展開する
- 34. 個人ワーク2 • 問題１【ワーク１を使ってテスト設計】 • 詳細は当日提示 34
- 35. 3.応用的なトピック 35
- 36. CTMの基礎的な考え方 • ソフトウェアテストのアプローチ – ソフトウェアテストでは、テスト目的に基づいたテ ストの十分性を満たす実行空間を、様々なアプ ローチで網羅する テスト対象の実行空間 テストすべき実行空間S テストAの空間 テストB の空間 テストC の空間 36
- 37. CTMの基礎的な考え方 • CTMのアプローチ – CTMは機能テストのテスト空間をクラスで漏れ無く・ダブり なく分割。十分性を満たしやすくすることを目指す テスト対象の実行空間 テストすべき実行空間S クラシフィケーション を観点に空間分割 クラシフィケーションを観点に空間分割 S1 S2 S3 … CTMの理想 ・∪Si=S ・∩Si=Φ 37 この実現のため、抽象関係 や、漏れ・ダブリがわかりや すい分類木モデルを使用し ている
- 38. CTMの使い所 • 機能テストの多くで使える汎用的な手法 – 明日から使える！ • 特に以下で有効 – 同値分割のズームアウト・ズームインを行う時 • 同値クラスの抽象構造を分類木で表現する – 複雑・規模の大きな同値分割・組み合わせテスト を設計する時 38
- 39. CTMの使い所 • 例）機能テストを設計する際に、マインドマッ プツールで分類木を気軽に描く – アイコンや書式でClassification、Classを区別 – 例はFreeMind 39
- 40. 並行処理のモデル検査での活用 • 状態モデルを抽象化するためにCTMを用いる void threadZero() { while (true) { while (thread1inside) {} ...OtherTask… thread0inside = 1; ...CriticalRegionOfThreadZero… thread0inside = 0; ...OtherTask… } } void threadOne() { while (true) { while (thread0inside) {} ...OtherTask… thread1inside = 1; ...CriticalRegionOfThreadOne… thread1inside = 0; ...OtherTask… } } Spin lock threadOnethreadZero lock spin Critical Region unlock spin lock Critical Region unlock コードを抽象化した状態をクラスとして記述する 40
- 41. 41 FOT（フィーチャ指向テスティング）での 制約条件の記述 ラーメン 細麺 麺スープ 豚骨塩 太麺 • FOTではツリーに制約条件を 記述できるようにしている（テ ストツリーと呼称） CTMでも参考にできる • ツリーからのテスト自動生成 を支援にする • 制約条件の記法 • Requires：●ならば☓選択 • Mutex：両立不可 • Removes：●ならば▲無効 • Attaches：●ならば▲有効 mutex
- 42. ツールによるテスト設計の自動化 • CTMはモデリング支援、テスト作成支援の ツールが存在 – 代表ツール（TESTONA http://www.testona.net/） 42 定食選択 主菜 副菜 肉 魚 サラダ おひたし テストケース１ テストケース2 テストケース3 テストケース4 網羅条件、制 約条件を設定 することで組み 合わせを自動 生成する
- 43. まとめ • クラシフィケーション・ツリー法の概要と進め 方を説明しました • クラシフィケーション・ツリーで – テスト条件をモデリングしました – テスト設計を行いました 43
- 44. 参考文献 • Eduardo Miranda, “An Illustrated Introduction to the Classification Tree Method” • ISO/IEC/IEEE, “DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/IEC/IEEE DIS 29119-4.2 Part: 4 Test techniques” • Anne Mette Jonassen Hass, “Guide to Advanced Software Testing” • Matthias Grochtmann他, “Test Case Design Using Classification Trees and the Classification-Tree Editor CTE” • 北村崇師, "FOTによるモデルベーステストと品質コントロール" 44