Laboratorio 2 — Caja blanca: grafo, rutas y complejidad ciclomática

Laboratorio de análisis: el código está en pseudocódigo y se “ejecuta” a mano mediante un trazado de escritorio (seguir el pseudocódigo línea por línea anotando el valor de cada variable). En la Unidad IV medirás la cobertura con herramientas sobre código real.

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1. Identificación

Campo	Valor
Laboratorio	LAB02 — Caja blanca: grafo de flujo, rutas y complejidad ciclomática
Unidad	III — Ingeniería y planificación de pruebas
Duración	1 sesión de 1 hora + 30 minutos individuales + 45 minutos en equipo (estimado)
Trabajo	Parte A individual. Parte B en equipo
Dificultad	Intermedio
Evaluación	Formativa, con criterio de logro (sección 13). La parte B es el Anexo B del plan de pruebas (Laboratorio 03)

2. Objetivo

Construir el grafo de flujo de control de una función, calcular su complejidad ciclomática, diseñar conjuntos de casos que alcancen cobertura de instrucciones, de decisiones y de rutas base, y comprobar mediante un trazado de escritorio que cumplir un criterio de cobertura no garantiza detectar un defecto.

3. Resultado esperado

• Grafo de flujo de control de calcularMulta.
• Complejidad ciclomática calculada por tres métodos.
• Lista de todas las rutas y un conjunto base.
• Tres conjuntos de casos (instrucciones, decisiones, rutas base), con resultados esperados obtenidos de RN-04.
• Conclusión sobre qué casos detectan el defecto de la versión B.
• Para el proyecto base: pseudocódigo de una regla, su grafo, V(G), conjunto base y casos.

RA3.3 — Aplicar caja blanca
        ↓
Objetivo: analizar rutas y decisiones y diseñar casos por criterio de cobertura
        ↓
Tareas: grafo → V(G) → rutas → conjuntos de casos → trazado → defecto → proyecto base
        ↓
Evidencia: análisis y casos documentados
        ↓
Criterio de logro (sección 13) y Anexo B del plan (Laboratorio 03)

4. Prerrequisitos

Conocimientos

• 4. Caja blanca y caja gris completo, incluidos los ejemplos de validarDias, calcularPrecioEnvio y contarPrestamosVencidos.
• 3. Técnicas de caja negra (particiones de salida de RN-04).
• Cobertura de instrucciones y de decisiones (Cobertura y métricas básicas, Unidad I).
• Laboratorio 01, parte D terminada (tabla de decisión de tu proyecto base).

Herramientas

Elemento	Condición
Papel y lápiz para el grafo	RECOMENDADO
Editor de texto con Markdown	REQUERIDO
Cámara del teléfono, si el grafo se dibuja en papel	OPCIONAL

Recursos

Regla de negocio (la fuente del resultado esperado):

ID	Regla
RN-04	Multa: 5 MXN por día de retraso para ESTUDIANTE y 3 MXN para DOCENTE, con tope de 100 MXN por préstamo y 0 MXN si no hay retraso

Versión A — implementación entregada por el equipo de desarrollo:

FUNCIÓN calcularMulta(diasRetraso, tipoUsuario)
1   SI diasRetraso <= 0 ENTONCES
2       RETORNAR 0
3   FIN SI
4   tarifa ← 5
5   SI tipoUsuario = "DOCENTE" ENTONCES
6       tarifa ← 3
7   FIN SI
8   multa ← diasRetraso * tarifa
9   SI multa > 100 ENTONCES
10      multa ← 100
11  FIN SI
12  RETORNAR multa
FIN FUNCIÓN

Para contar instrucciones, considera instrucciones ejecutables las líneas 1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 10 y 12 (nueve en total). Las líneas FIN SI no se cuentan.

5. Entorno

Cualquier sistema operativo con un editor de texto. No se requiere red ni software adicional.

6. Preparación

1. Crea el documento U03_LAB02_<apellido>.md para la parte A, salvo que tu docente indique otra convención.
2. Copia la versión A del pseudocódigo, con su numeración de líneas.

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7. Procedimiento

Parte A — calcularMulta (sesión 27, individual)

Paso 1 — Identifica las decisiones

Escribe las líneas que contienen una decisión y la condición de cada una. Nómbralas D1, D2 y D3 en orden de aparición. ¿Alguna es una condición compuesta (4. Caja blanca y caja gris)?

Paso 2 — Dibuja el grafo de flujo de control

Aplica el procedimiento del tema 4. Caja blanca y caja gris:

1. Agrupa en un mismo nodo las instrucciones consecutivas que siempre se ejecutan juntas (por ejemplo, las líneas 4 y 5).
2. Usa los patrones del tema 4. Caja blanca y caja gris. Atención a los SI sin SINO: su arista F va directo al nodo siguiente al FIN SI.
3. La línea 2 es un RETORNAR: termina la función. Agrega un nodo “Fin” al que lleguen todas las salidas (4. Caja blanca y caja gris).
4. Marca las aristas de cada decisión con V y F.

Puedes dibujarlo a mano y fotografiarlo, o representarlo en texto como en el tema 4. Caja blanca y caja gris.

Paso 3 — Calcula la complejidad ciclomática por tres métodos

1. V(G) = número de decisiones + 1.
2. V(G) = aristas − nodos + 2, contando las aristas y los nodos de tu grafo.
3. V(G) = número de regiones (áreas cerradas del grafo más la región exterior).

CHECKPOINT 1

Los tres métodos deben dar el mismo resultado. Si no coinciden, revisa el grafo: lo más frecuente es olvidar la arista F de una decisión que “no hace nada” cuando es falsa (por ejemplo, de la decisión de la línea 5 directamente a la línea 8) u olvidar la arista del RETORNAR de la línea 2 al nodo “Fin”.

Paso 4 — Enumera todas las rutas y elige un conjunto base

1. Lista todas las rutas desde el inicio hasta “Fin”, escribiendo el valor (V o F) de cada decisión que recorren.

   Ruta	D1	D2	D3	Líneas ejecutadas
   P1	V	—	—	1, 2
   …

2. ¿Cuántas rutas hay en total? ¿Es el mismo número que V(G)?

3. Construye un conjunto base con el procedimiento del tema 4. Caja blanca y caja gris (paso 3): para cada ruta que agregues, indica qué arista nueva aporta.

4. Indica qué ruta quedó fuera del conjunto base y por qué no es independiente.

Paso 5 — Encuentra las fronteras de salida de RN-04

Para forzar algunas rutas necesitas saber con cuántos días la multa alcanza y con cuántos supera el tope (3. Técnicas de caja negra).

Tipo de usuario	Días con la multa más alta sin superar 100 MXN	Multa	Primer día que supera 100 MXN	Multa calculada antes del tope
ESTUDIANTE	?	?	?	?
DOCENTE	?	?	?	?

Paso 6 — Diseña tres conjuntos de casos

Diseña, con el menor número posible de casos:

• Conjunto I — Cobertura de instrucciones: cada una de las nueve instrucciones ejecutables se ejecuta al menos una vez.
• Conjunto II — Cobertura de decisiones: D1, D2 y D3 toman cada una los valores V y F al menos una vez.
• Conjunto III — Rutas base: tantos casos como V(G), uno por ruta de tu conjunto base.

Para cada caso escribe: entradas (diasRetraso, tipoUsuario), ruta que recorre y resultado esperado calculado con RN-04, no leyendo el código.

Conjunto	ID	diasRetraso	tipoUsuario	Ruta	Resultado esperado según RN-04
I	CP-RN04-I-01	?	?	?	?

Regla de oro de este laboratorio: el resultado esperado sale de la especificación (RN-04). Si lo calculas leyendo el código, cualquier defecto del código se copiará a tu resultado esperado y nunca lo verás.

CHECKPOINT 2

Calcula la cobertura que lograría un solo caso: diasRetraso = 3, tipoUsuario = "ESTUDIANTE".

• Cobertura de instrucciones: instrucciones ejecutadas / 9.
• Cobertura de decisiones: resultados de decisión ejecutados / 6 (tres decisiones × dos resultados).

Expresa ambas como porcentaje.

Paso 7 — Trazado de escritorio sobre la versión A

“Ejecuta” a mano cada caso de los tres conjuntos sobre la versión A: sigue el pseudocódigo línea por línea y anota el valor de tarifa, de multa y el valor retornado. Compara el valor retornado con el resultado esperado.

ID	tarifa	multa (línea 8)	Valor retornado	Resultado esperado	¿Coincide?

Resultado esperado del paso: en la versión A todos los casos deben coincidir.

Paso 8 — Una versión con un defecto

El equipo de desarrollo entregó por error una versión B, idéntica a la A salvo en la línea 8:

8   multa ← diasRetraso * 5

1. Repite el trazado de escritorio con el Conjunto I sobre la versión B. ¿Algún caso falla?
2. Repite el trazado con el Conjunto II y con el Conjunto III sobre la versión B. ¿Algún caso falla?
3. Compara tu Conjunto II con el de otra persona del grupo. ¿Ambos detectaron el defecto? Si no, ¿en qué se diferencian los casos?
4. Identifica cuál de las rutas del paso 4 es la única que revela el defecto y explica por qué.
5. Concluye en tres a cinco líneas: ¿algún criterio de cobertura garantiza detectar este defecto? ¿Qué técnica de caja negra del Laboratorio 01 lo habría detectado sin mirar el código?

CHECKPOINT 3

Si tu Conjunto I sí detectó el defecto, revisa si es realmente mínimo: ¿tiene más casos de los necesarios para cubrir las nueve instrucciones? Un conjunto mínimo de cobertura de instrucciones nunca lo detecta. Descubre por qué.

Paso 9 — Lo que el código no dice

1. ¿Qué devuelve la versión A si tipoUsuario = "INVITADO"? ¿Lo define RN-04?
2. ¿Qué técnica de caja negra del Laboratorio 01 habría generado ese caso aunque no tuvieras el código?
3. Redacta la pregunta de aclaración que enviarías a quien define los requisitos.

Parte B — Pseudocódigo de una regla de tu proyecto base (trabajo independiente, en equipo)

Tu proyecto base todavía no tiene código. Pero puedes analizar la lógica de diseño de una regla: cómo debería implementarse según la especificación. Este análisis te dice cuántos casos exige su estructura y será el Anexo B de tu plan de pruebas.

Paso 10 — Escribe el pseudocódigo

Toma la regla de tu tabla de decisión del Laboratorio 01, parte D, y escríbela como una función en pseudocódigo, con el estilo del tema 4. Caja blanca y caja gris (FUNCIÓN, SI ... ENTONCES, FIN SI, RETORNAR, líneas numeradas).

• Cada condición de la tabla debe aparecer como una decisión.
• Si la tabla tiene acciones distintas por motivo de rechazo, cada motivo debe tener su RETORNAR.
• Si escribes condiciones compuestas (Y, O), descompónlas en condiciones simples antes de dibujar el grafo (4. Caja blanca y caja gris).

Paso 11 — Grafo, V(G) y conjunto base

Dibuja el grafo, calcula V(G) por al menos dos métodos y construye un conjunto base indicando la arista nueva que aporta cada ruta.

Paso 12 — Casos por ruta base

Para cada ruta del conjunto base escribe un caso de prueba con el formato del Formato del Plan de Pruebas — Unidad 03, sección 6: técnica “Caja blanca — rutas base”, ESC de origen si existe, resultado esperado tomado de la regla de negocio (no del pseudocódigo) y estado Pendiente de ejecutar. Si un caso coincide con uno del Laboratorio 01, reutiliza su ID en lugar de duplicarlo.

Paso 13 — Compara caja blanca y tabla de decisión

Responde en el equipo:

1. ¿Cuántas reglas tiene la tabla completa de tu Laboratorio 01 y cuánto vale V(G) de tu pseudocódigo? ¿Por qué son distintos?
2. ¿Hay alguna combinación de la tabla que ninguna ruta base obliga a probar? ¿Qué defecto podría esconderse ahí? (Recuerda el paso 15 del Laboratorio 01.)

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8. Verificación

• Tres decisiones identificadas. V(G) igual por los tres métodos.
• Todas las rutas listadas con sus valores V/F. Conjunto base con la arista nueva de cada ruta.
• Fronteras de salida de RN-04 para ambos tipos de usuario.
• Conjuntos I, II y III mínimos y con ruta indicada.
• Todos los resultados esperados calculados con RN-04.
• Trazado de escritorio completo para las versiones A y B.
• Ruta que revela el defecto identificada y conclusión del paso 8.
• Parte B: pseudocódigo, grafo, V(G), conjunto base, casos y respuestas del paso 13.

9. Errores frecuentes de diseño

Problema	Posible causa	Verificación	Solución
V(G) distinto por los métodos	Falta una arista F, falta el nodo “Fin” o sobra un nodo	Cada decisión debe tener exactamente dos aristas de salida. Todas las salidas llegan a “Fin”	Corrige el grafo y recuenta
El Conjunto I tiene tres o más casos	No combinaste ramas compatibles en un caso	¿Algún caso puede ejecutar la línea 6 y la 10 a la vez?	Busca un caso que pase por ambas
Resultado esperado igual al del código en la versión B	Se calculó el esperado leyendo el código	¿Usaste 3 MXN por día para DOCENTE?	Recalcula con RN-04
No encuentras un caso para D3 = V con DOCENTE	Elegiste pocos días	Revisa tu tabla del paso 5	Usa el primer día que supera el tope
Confundes rutas totales con V(G)	V(G) cuenta rutas independientes, no todas	Compara tu tabla del paso 4 con V(G)	Revisa el tema 4. Caja blanca y caja gris
En la parte B, V(G) = 2 con tres condiciones	Dibujaste una condición compuesta como un solo nodo	¿Usaste Y u O en una decisión?	Descompón en condiciones simples

10. Evidencias

Evidencia mínima

• Parte A: decisiones, grafo (texto o fotografía legible) y V(G) por tres métodos. Tabla de rutas y conjunto base. Fronteras de salida. Conjuntos I, II y III con resultados esperados. Respuesta del checkpoint 2. Trazado de la versión B y respuestas del paso 8.
• Parte B: pseudocódigo, grafo, V(G), conjunto base, casos y respuestas del paso 13.

Evidencia adicional

• Trazado completo de la versión A (paso 7).
• Respuestas del paso 9.
• Reto adicional (sección 12).

11. Reflexión

1. ¿Qué te dice el paso 8 sobre afirmar “tenemos 100 % de cobertura de instrucciones”? Relaciónalo con el principio “las pruebas muestran presencia de defectos, no su ausencia” (Unidad I).
2. ¿Por qué el resultado esperado debe calcularse desde la especificación y no desde el código?
3. ¿En qué nivel de prueba (1. Tipos y niveles de pruebas) se aplicaría normalmente este análisis? ¿Quién lo haría?
4. ¿Qué te aportó la caja blanca que no te habían aportado la partición, los valores límite y la tabla de decisión? ¿Y al revés?

12. Reto adicional

1. Toma el pseudocódigo correcto de RN-03 del reto del Laboratorio 01. Calcula su V(G) y compáralo con las 8 reglas de la tabla completa.
2. Imagina una versión C de calcularMulta en la que la línea 9 dice SI multa >= 100 ENTONCES. Con los valores de tu paso 5, ¿algún valor produce un resultado distinto entre la versión A y la C? ¿Qué concluyes sobre ese cambio?

13. Entrega y evaluación

Aspecto	Valor
Qué entregar	Parte A: el documento individual con la evidencia mínima y la fotografía del grafo, si aplica. Parte B: un documento del equipo
Formato	Markdown (.md) o PDF. Imagen .png o .jpg para el grafo
Nombre	U03_LAB02_<apellido> (parte A) y U03_LAB02B_<nombre_del_equipo> (parte B), salvo indicación del docente
Dónde	En la plataforma indicada por tu docente
Cuándo	Parte A: antes de la sesión 28. Parte B: antes de la sesión 31

Criterio de logro (nivel satisfactorio)

Criterio	Evidencia	Nivel esperado
Análisis estructural	Pasos 1–4	Grafo correcto, V(G) = 4 por los tres métodos, todas las rutas listadas, conjunto base justificado por aristas nuevas
Diseño por criterio	Pasos 5–6	Fronteras de salida correctas. Tres conjuntos mínimos que cumplen su criterio. Resultados esperados obtenidos de RN-04
Comprobación	Pasos 7–8	Trazado correcto. Identifica la ruta que revela el defecto y explica que cumplir un criterio de cobertura no garantiza detectarlo
Transferencia	Pasos 10–13	Pseudocódigo coherente con la tabla de decisión. Grafo y V(G) consistentes. Un caso por ruta base con resultado esperado de la regla. Compara V(G) con el número de reglas

Este laboratorio es formativo. La parte B se reutiliza como Anexo B del plan de pruebas y se evalúa, junto con el plan, con el criterio “Técnicas de diseño” de la rúbrica de la unidad.

14. Referencias

• Temas 3. Técnicas de caja negra y 4. Caja blanca y caja gris de la Unidad III, y Cobertura y métricas básicas de la Unidad I.
• REF-U3-01 (Myers et al.), REF-U3-02 (Jorgensen), REF-U3-13 (ISO/IEC/IEEE 29119-4), REF-U3-15 (McCabe) y REF-U3-16 (Watson y McCabe, ambas pendiente de verificación).