[黑盒测试基本方法]之正交实验设计

测试用例设计方法

之正交试验设计方法分析

1.前言

黑盒测试的典型方法：正交矩阵法或者正交分析法是减少测试用例的有效方法，是测试用例设计中比较常用的一种方法。

利用因果图来设计测试用例时, 作为输入条件的原因与输出结果之间的因果关系,有时很难从软件需求规格说明中得到。

往往因果关系非常庞大,以至于据此因果图而得到的测试用例数目多的惊人，给软件测试带来沉重的负担，为了有效地,合理地减少测试的工时与费用,可利用正交实验设计方法进行测试用例的设计。

2.定义

正交试验设计是研究多因素多水平的一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是一种基于正交表的、高效率、快速、经济的试验设计方法。

正交表是一整套规则的设计表格，用 L为正交表的代号，n为试验的次数，t为水平数，c为列数，也就是可能安排最多的因素个数。正交表的构造需要用到组合数学和概率学知识，而且如果正交表类型不同，则构造方法差异很大，甚至有些正交表其构造方法到目前还未解决。

3.核心

正交分析法是用最少的测试用例来覆盖所有的组合，其核心在于：用最少的测试用例来覆盖多个变量取值的两两组合。

4.正交表

4.1正交表的构成

行数(Runs)：正交表中的行的个数，即试验的次数。

因素数(Factors)：正交表中列的个数。

水平数(Levels)：任何单个因素能够取得的值的最大个数。正交表中的包含的值为从0到数“水平数-1”或从1到“水平数”

正交表的表示形式： L行数(水平数因素数) 例如：L4(23).

4.2正交表的正交性体现在：

•整齐可比性

在同一张正交表中，每个因素的每个水平出现的次数是完全相同的。由于在试验中每个因素的每个水平与其它因素的每个水平参与试验的机率是完全相同的，这就保证在各个水平中最大程度的排除了其它因素水平的干扰。因而，能最有效地进行比较和作出展望，容易找到好的试验条件。

•均衡分散性

在同一张正交表中，任意两列的水平搭配的组合都出现，且是完全相同的。这样就保证了试验条件均衡地分散在因素水平的完全组合之中，因而具有很强的代表性，容易得到好的试验条件。

4.3如何选择正交表

考虑因素的个数

考虑因素水平的个数

考虑正交表的行数

取行数最少的一个

4.4正交表行数确定

行数为mn型的正交表中

试验次数（行数）＝∑（每列水平数－1）＋1；

也即试验次数=(水平数-1)因素数+1

5.设计测试用例时的三种情况

（1）因素数、水平数相符

（2）因素数不相同

（3）水平数不相同

如果因素数不同，可以采用包含的方法，在正交表公式中找到包含该情况的公式，如果有N个符合条件的公式，那么选取行数最少的公式。

如果水平数不相同，可以采用包含和组合的方法选取合适的正交表公式。

6.方法应用步骤

6.1根据功能说明，构造因子，把影响实验指标的条件称为因子，而影响实验因子的条件叫因子的状态。确定有哪些因素(变量)和每个因素有哪几个水平(变量的取值)

6.2 为每个因素的水平设定编号。加权筛选，生成因素分析表。对因子和状态的选择可按其重要程度分别加权。可根据各个因子及状态的作用大小、出现频率大小以及测试的需要，确定权值的大小。

6.3 计算正交表所需的行数，利用正交表构造测试数据集。

6.4 编写测试用例

7.范例

例1：因素数与水平数刚好符合正交表

个人信息查询系统中的一个窗口，要测试的控件有三个，也就是要考虑的因素有三个：姓名、身份证号码、手机号码；每个因素里的状态有两个：填与不填。

图如：

表中的因素数>=3；表中至少有3个因素数的水平数>=2;行数取最少的一个；从正交表公式中开始查找，结果为：L4(23)

设计的测试用例为：

注：其中0表示填，1表示不填

例2：PowerPoint软件打印功能描述如下：

打印范围分：全部、当前幻灯片、给定范围共三种情况；

打印内容分：幻灯片、讲义、备注页、大纲视图共四种方式；

打印颜色/灰度分: 颜色、灰度、黑白共三种设置；

打印效果分：幻灯片加框和幻灯片不加框两种方式。

请利用正交表设计用例。

分析：

1：可以从说明中看出有四个因素，每个因素的水平分别为3,4,3,2

2：给每一个因子值指代标号

打印范围分：全部a1、当前幻灯片a2、给定范围a3

打印内容分：幻灯片b1、讲义b2、备注页b3、大纲视图b4

打印颜色/灰度分：颜色c1、灰度c2、黑白c3

打印效果分：幻灯片加框d1、幻灯片不加框d2

3:根据给出的打印选项可以得出此例是一个混合正交表，需要行数是1*（4-1）+2*（3-1）+1*(2-1)+1=9；由于3是9的因子，而4和2不是9的因子，所以取最小行数是12

即L12(32*41*21)

注：复杂的测试用例可以使用正交设计助手来实现。

技巧：掌握几种常见的正交表，一般设计好的正交表都是经过长时间使用被大家公认的，可以直接拿来使用

试题

1正交试验设计的核心是：___________________________________________。

2正交试验设计的次数（即行数）如何计算：___________________________。

3正交试验设计是指：______________________________________________

____________________________________________________________________。

4选择：L（36*61）至少需要（）个测试用例。

A:10 B:13

C:216 D:18

5设计题

邮件系统：写邮件：

收件人（可以填写，可以不填写）

抄送（可以填写，可以不填写）

主题（可以填写，可以不填写）

正文（可以填写，可以不填写）

附件（可以添加，可以不添加）

重要级别(可以选择高，可以选择不高)

收件人姓名(可以填写，可以不填写)

请用正交试验方法设计测试用例。