Äquivalenzklasse

#informatik/testing #informatik/qualitätssicherung #GFN/prüfungsrelevant/AP2

Äquivalenzklassen sind Gruppen von Eingabewerten, die vom System gleich behandelt werden und daher als repräsentativ für die gesamte Gruppe getestet werden können.

Statt alle möglichen Werte zu testen, wird aus jeder Äquivalenzklasse EIN Vertreter getestet - spart Zeit und ist effizient.

Kernpunkte

Äquivalenzklassenbildung ist eine Testtechnik:

  • Gruppiert Eingabewerte in Klassen (gültige + ungültige)
  • Innerhalb einer Klasse verhalten sich alle Werte gleich
  • Aus jeder Klasse wird ein Vertreter getestet
  • Ziel: Minimale Testfälle bei maximaler Abdeckung
  • Kombiniert mit Grenzwertanalyse besonders effektiv

ASCII-Diagramm: Äquivalenzklassen

BEISPIEL: ALTERS-EINGABE (0-120 erlaubt)

ZAHLENSTRAHL MIT ÄQUIVALENZKLASSEN:

        UNGÜLTIG    │  GÜLTIG   │  UNGÜLTIG
    ◄───────────────┼───────────┼───────────►
   -∞              0          120         +∞

┌────────────────┬─────────────┬────────────────┐
│   KLASSE 1     │  KLASSE 2   │   KLASSE 3     │
│   (ungültig)   │  (gültig)   │   (ungültig)   │
├────────────────┼─────────────┼────────────────┤
│ Alter < 0      │ 0 ≤ Alter   │ Alter > 120    │
│                │   ≤ 120     │                │
├────────────────┼─────────────┼────────────────┤
│ Beispiele:     │ Beispiele:  │ Beispiele:     │
│ -10, -1, -500  │ 0, 25, 120  │ 121, 150, 999  │
├────────────────┼─────────────┼────────────────┤
│ TESTVERTRETER: │TESTVERTRETER│ TESTVERTRETER: │
│      -5        │     60      │     150        │
└────────────────┴─────────────┴────────────────┘

→ Statt 1000 Werte zu testen: NUR 3 Testfälle!
   (-5, 60, 150)

Vorgehen bei Äquivalenzklassenbildung

SCHRITT-FÜR-SCHRITT

SCHRITT 1: SPEZIFIKATION ANALYSIEREN
┌─────────────────────────────────────────┐
│ "Alter muss zwischen 0 und 120 liegen"  │
│ "Nur positive ganze Zahlen"             │
└─────────────────────────────────────────┘

SCHRITT 2: GÜLTIGE KLASSEN BILDEN
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Klasse G1: 0 ≤ Alter ≤ 120              │
└─────────────────────────────────────────┘

SCHRITT 3: UNGÜLTIGE KLASSEN BILDEN
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Klasse U1: Alter < 0                    │
│ Klasse U2: Alter > 120                  │
│ Klasse U3: Keine Zahl (z.B. "abc")      │
│ Klasse U4: Dezimalzahl (z.B. 25.5)      │
└─────────────────────────────────────────┘

SCHRITT 4: TESTVERTRETER WÄHLEN
┌─────────────────────────────────────────┐
│ G1 → Testvertreter: 60                  │
│ U1 → Testvertreter: -10                 │
│ U2 → Testvertreter: 150                 │
│ U3 → Testvertreter: "abc"               │
│ U4 → Testvertreter: 25.5                │
└─────────────────────────────────────────┘

SCHRITT 5: TESTFÄLLE ERSTELLEN
┌─────────────────────────────────────────┐
│ TC1: Input=60   → Expected: Akzeptiert  │
│ TC2: Input=-10  → Expected: Fehler      │
│ TC3: Input=150  → Expected: Fehler      │
│ TC4: Input="abc"→ Expected: Fehler      │
│ TC5: Input=25.5 → Expected: Fehler      │
└─────────────────────────────────────────┘

Beispiel: Email-Validierung

ÄQUIVALENZKLASSEN FÜR EMAIL

SPEZIFIKATION:
"Gültige Email: [email protected]"

KLASSEN:

┌──────────────────────────────────────────────┐
│ GÜLTIGE KLASSEN (G)                          │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ G1: Format "[email protected]"                 │
│     Testvertreter: [email protected]             │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ G2: Mit Subdomain "[email protected]"      │
│     Testvertreter: [email protected]   │
└──────────────────────────────────────────────┘

┌──────────────────────────────────────────────┐
│ UNGÜLTIGE KLASSEN (U)                        │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ U1: Kein @-Zeichen                           │
│     Testvertreter: testmail.com              │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ U2: Kein Punkt nach @                        │
│     Testvertreter: test@mailcom              │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ U3: @ am Anfang                              │
│     Testvertreter: @mail.com                 │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ U4: Leerzeichen enthalten                    │
│     Testvertreter: test [email protected]        │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ U5: Leer                                     │
│     Testvertreter: ""                        │
└──────────────────────────────────────────────┘

→ Ergebnis: 7 Testfälle statt hunderte!

Kombination mit Grenzwertanalyse

ÄQUIVALENZKLASSEN + GRENZWERTE

Beispiel: Rabatt-System (Bestellwert)

KLASSEN:
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Bestellwert < 50€    → 0% Rabatt   (U1) │
│ 50€ ≤ Bestellwert < 100€ → 10% Rabatt(G1)│
│ Bestellwert ≥ 100€   → 20% Rabatt  (G2) │
└─────────────────────────────────────────┘

TESTVERTRETER (Äquivalenzklassen):
• U1: 25€ (Mitte der Klasse)
• G1: 75€ (Mitte der Klasse)
• G2: 150€ (Mitte der Klasse)

GRENZWERTE (zusätzlich):
• 49.99€ (untere Grenze von G1)
• 50.00€ (Grenze G1)
• 50.01€ (obere Grenze von U1)
• 99.99€ (untere Grenze von G2)
• 100.00€ (Grenze G2)
• 100.01€ (obere Grenze von G1)

        U1       │      G1        │      G2
    ──────────┬──┼────────────┬───┼──────────►
              49 50          99  100
              ↑  ↑           ↑   ↑
           Grenzwerte testen!
Wichtig für AP2

Äquivalenzklassen-Regeln:

  1. Jede Klasse wird mindestens 1x getestet
  2. Innerhalb einer Klasse verhalten sich alle Werte gleich
  3. Gültige + Ungültige Klassen bilden
  4. Testvertreter aus der Mitte der Klasse wählen
  5. Kombination mit Grenzwertanalyse erhöht Abdeckung

Vorteile:

  • Reduziert Anzahl der Testfälle drastisch
  • Systematischer Ansatz
  • Hohe Fehlerabdeckung

Typische Prüfungsfrage: "Warum verwendet man Äquivalenzklassen?"
→ Antwort: Um mit wenigen Testfällen viele Eingabewerte abzudecken, da Werte innerhalb einer Klasse gleich behandelt werden

Praxis-Beispiel: Ticket-Buchung

Szenario: Tickets kosten nach Alter:

ÄQUIVALENZKLASSEN

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ KLASSE K1: Kinder (0 ≤ Alter ≤ 17)          │
│ Erwarteter Preis: 5€                        │
│ Testvertreter: 10 Jahre                     │
└─────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ KLASSE E1: Erwachsene (18 ≤ Alter ≤ 64)     │
│ Erwarteter Preis: 10€                       │
│ Testvertreter: 40 Jahre                     │
└─────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ KLASSE S1: Senioren (Alter ≥ 65)            │
│ Erwarteter Preis: 7€                        │
│ Testvertreter: 75 Jahre                     │
└─────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ KLASSE U1: Ungültig (Alter < 0)             │
│ Erwarteter Preis: Fehlermeldung             │
│ Testvertreter: -5 Jahre                     │
└─────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ KLASSE U2: Ungültig (Alter > 120)           │
│ Erwarteter Preis: Fehlermeldung             │
│ Testvertreter: 150 Jahre                    │
└─────────────────────────────────────────────┘

TESTFÄLLE:
┌──────┬────────┬──────────┬──────────┐
│ TC#  │ Alter  │ Klasse   │ Erwartet │
├──────┼────────┼──────────┼──────────┤
│ 001  │   10   │ K1       │   5€     │
│ 002  │   40   │ E1       │  10€     │
│ 003  │   75   │ S1       │   7€     │
│ 004  │   -5   │ U1       │ Fehler   │
│ 005  │  150   │ U2       │ Fehler   │
└──────┴────────┴──────────┴──────────┘

MIT GRENZWERTANALYSE (zusätzlich):
┌──────┬────────┬──────────┬──────────┐
│ TC#  │ Alter  │ Position │ Erwartet │
├──────┼────────┼──────────┼──────────┤
│ 006  │   0    │ Grenze   │   5€     │
│ 007  │  17    │ Grenze   │   5€     │
│ 008  │  18    │ Grenze   │  10€     │
│ 009  │  64    │ Grenze   │  10€     │
│ 010  │  65    │ Grenze   │   7€     │
└──────┴────────┴──────────┴──────────┘

→ 10 Testfälle decken alle Fälle ab!
Praxis-Tipps für AP2

  1. Visualisierung: Zahlenstrahl zeichnen hilft!
  2. Gültig ZUERST: Erst gültige Klassen, dann ungültige
  3. Mittelwert wählen: Testvertreter aus Mitte der Klasse
  4. Kombinieren: Äquivalenzklassen + Grenzwerte = beste Abdeckung
  5. Dokumentieren: Klassen klar benennen (K1, E1, S1, U1, ...)
  6. Typische Fehler:
  • Überlappende Klassen bilden
  • Grenzwerte als Testvertreter wählen (das ist Grenzwertanalyse!)
  • Ungültige Klassen vergessen

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