軟件質(zhì)量保證與測試3.8正交實驗法第3章黑盒測試SoftwareQualityAssuranceandTesting應(yīng)用背景

在利用因果圖來設(shè)計測試用例時，輸入條件與輸出結(jié)果之間的因果關(guān)系有時很難從軟件需求規(guī)格說明中得出，或者很多時候因果關(guān)系非常復(fù)雜，以至于根據(jù)因果圖得到的測試用例數(shù)目多得驚人，給軟件測試帶來沉重的負擔(dān)，為了合理地減少測試的成本，提高測試的效率，可利用正交實驗設(shè)計方法來進行測試用例的設(shè)計。情景實例有一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，共有100個功能點，現(xiàn)在需要測試用戶在不同的軟件環(huán)境下打開它時，這些功能點能否正常完成。由于該軟件的用戶可能分布在世界各地，所以軟件執(zhí)行時的軟件環(huán)境可能是各種各樣的，例如：操作系統(tǒng)：WindowsVista,WindowsXP,Windows2000,Windows2003server,Windows7,Linux,Solaris9,Solaris10,MacOS9,MacOSX，……。瀏覽器：IE6.0,IE7.0,FireFox1.5,FireFox2.0,遨游，QQ瀏覽器，360瀏覽器，獵豹瀏覽器，蘋果etc，……。語言：簡體中文，中文繁體，英文，日文，德文，……。情景實例經(jīng)測算，可能的執(zhí)行環(huán)境及其不同版本種類數(shù)量如下：操作系統(tǒng)：15

瀏覽器：20

語言：8種如果要在上述執(zhí)行環(huán)境完全組合的情況下，對所有功能點進行測試，測試工作量將很大?？偟臏y試任務(wù)算式如下：15x20x8x100＝240000正交實驗法為了解決這種因為可能的條件組合太多，難以進行全面測試的問題，可以采用正交實驗法。正交實驗法，又稱為正交設(shè)計實驗法，或正交設(shè)計試驗法。若有多個因素的取值變化會影響某個事件的結(jié)果，則需要通過實驗進行驗證，若影響因素個數(shù)比較多，同時每一個因素又有多種取值，那么實驗量將會非常大。顯然，不能對每一組可能的數(shù)據(jù)都進行實驗。正交實驗法就是一種從大量的實驗數(shù)據(jù)中挑選適量的、有代表性的數(shù)據(jù)進行測試的實驗設(shè)計方法。正交實驗設(shè)計方法是依據(jù)Galois理論，從大量的實驗數(shù)據(jù)中挑選適量的，有代表性的數(shù)據(jù)，合理地安排實驗的一種科學(xué)實驗設(shè)計方法。它根據(jù)正交性從全部可能的實驗數(shù)據(jù)中挑選出部分有代表性的數(shù)據(jù)進行實驗，這些有代表性的數(shù)據(jù)具有“均勻分散，整齊可比”的特點，它是一種高效、快速、經(jīng)濟的實驗設(shè)計方法。正交實驗法用在軟件測試上，就是從大量的測試數(shù)據(jù)中挑選適量的，有代表性的進行實際測試，從而合理地安排測試的一種設(shè)計方法。正交實驗法

實驗工作者在長期的工作中總結(jié)出一套辦法，創(chuàng)造出所謂的正交表。按照正交表來安排實驗，既能使實驗點分布得很均勻，又能減少實驗次數(shù)，而且計算分析簡單，能夠清晰地闡明實驗條件與指標(biāo)之間的關(guān)系。用正交表來安排實驗及分析實驗結(jié)果，這種方法就叫正交實驗設(shè)計法。簡單地說，就是前人總結(jié)正交表，后人直接套用。正交實驗法中，把有可能影響實驗結(jié)果的條件稱為因子；把條件取值可能的個數(shù)稱為因子的水平（或狀態(tài)）。正交實驗法

正交表是一整套規(guī)則的設(shè)計表格，用L為正交表的代號，n為實驗的次數(shù)，t為水平數(shù)，c為列數(shù)，也就是可能安排最多的因素個數(shù)。正交表的構(gòu)造需要用到組合數(shù)學(xué)和概率學(xué)知識，現(xiàn)在廣泛使用的Ln（tc）類型的正交表構(gòu)造思想比較成熟。正交實驗法

例如L8（41×24）表示在有1個4水平的因子，4個2水平的因子的情況下，需要的實驗次數(shù)為8，也就說如果有5個輸入條件，條件1有4種取值可能，條件2、3、4、5各有2種取值可能，則需要測試的次數(shù)為8。如果不用正交表，而是對所有可能的情況都進行測試，則總共需要測試4*2*2*2*2=64次。通過實驗次數(shù)對比，可以看出，正交表能有效地、合理地減少需要進行的實驗次數(shù)，其作用是明顯的。正交實驗法常用的正交表示例L8（41×24）L4（23）因子因子的狀態(tài)

正交表可分為統(tǒng)一水平數(shù)正交表和混合水平數(shù)正交表。統(tǒng)一水平數(shù)正交表：表中各個因子的水平數(shù)是一樣的；混合水平數(shù)正交表：表中的各個因子數(shù)的水平數(shù)不同正交表的分類正交實驗法的應(yīng)用方法應(yīng)用正交實驗法時，把被測對象的條件因素看成是正交表的因子，各條件因素的取值個數(shù)看成是因子的水平數(shù)，先根據(jù)被測軟件的規(guī)格說明書找出影響其功能實現(xiàn)的操作對象和外部因素，把它們當(dāng)作因子，然后把各個因子的不同取值當(dāng)作狀態(tài)，明確各個因子的水平數(shù)，接下來選擇合適的正交表；最后利用正交表進行各因子的狀態(tài)組合，構(gòu)造有效的測試輸入數(shù)據(jù)集。正交實驗法的應(yīng)用步驟(1)明確有哪些影響因素（變量）(2)每個因素有哪幾個水平（變量的取值可能）(3)選擇一個合適的正交表(4)把變量的值映射到表中(5)把每一行的各因素水平的組合做為一個測試數(shù)據(jù)(6)可以再補充一些其它測試數(shù)據(jù)。正交實驗法的應(yīng)用步驟(1)明確有哪些影響因素（變量）(2)每個因素有哪幾個水平（變量的取值可能）(3)選擇一個合適的正交表(4)把變量的值映射到表中(5)把每一行的各因素水平的組合做為一個測試數(shù)據(jù)(6)可以再補充一些其它測試數(shù)據(jù)。正交表的選擇

已經(jīng)公開發(fā)布了很多正交表，可以從因特網(wǎng)、數(shù)理統(tǒng)計書籍、相關(guān)軟件等渠道獲得規(guī)范的正交表。在選擇合適的正交表時，需要考慮因素（變量）的個數(shù)，因素水平（變量的取值）的個數(shù)，和正交表的行數(shù)，在有多個正交表符合需要的情況下，應(yīng)取行數(shù)最少的一個。

（1）如果因素數(shù)（變量）、水平數(shù)（變量值）都相符，那么直接套用符合需要的正交表即可。

正交表的選擇（2）因子數(shù)和水平數(shù)與正交表不完全吻合，可以遵循下面的原則：正交表的列數(shù)不能小于因子數(shù)；正交表的水平數(shù)不能小于因子的最大狀態(tài)數(shù)。正交表的行數(shù)取最小值此時一般可以采用包含的方法，找出包含該情況的正交表，如果有多個符合條件的正交表，那么應(yīng)選取行數(shù)最少的正交表。實例一：“用戶信息輸入”窗口界面測試。剛好有因素數(shù)、水平數(shù)都符合的正交表。正交實驗法應(yīng)用實例一

有一個“用戶信息輸入”窗口界面，我們來對它采用正交實驗法進行測試。要測試的輸入項有3個：姓名、昵稱、手機號碼，也就是要考慮的因素有三個；而每個因素里的狀態(tài)有兩個：填與不填。經(jīng)過分析不難得知，選擇正交表時應(yīng)滿足以下條件：1、表中的因素數(shù)應(yīng)>=3；2、表中至少有3個因素數(shù)的水平數(shù)>=2；3、若有多個正交表符合要求，則選取行數(shù)最少的一個。從正交表中開始查找，結(jié)果為：L4(23)正交實驗法應(yīng)用實例一正交表選定后，進行變量映射：正交實驗法應(yīng)用實例一正交表變量映射測試用例如下：1：填寫姓名、填寫昵稱、填寫手機號碼2：填寫姓名、不填昵稱、不填手機號碼3：不填姓名、填寫昵稱、不填手機號碼4：不填姓名、不填昵稱、填寫手機號碼增補測試用例5：不填姓名、不填昵稱、不填手機號碼

如果不用正交實驗法，按3個因素，每個因素兩個水平來考慮的話，總共應(yīng)有8個測試用例，而通過正交實驗法結(jié)合用例增補，測試用例只有5個，這樣就有效減少了測試用例數(shù)。正交實驗法應(yīng)用實例一實例二：參數(shù)配置測試。在這個實例中，沒有因素數(shù)、水平數(shù)都剛好符合的正交表。正交實驗法應(yīng)用實例二

某系統(tǒng)有5個獨立的參數(shù)配置變量（A，B，C，D，E）,變量A和B都有兩個取值（A1、A2）和（B1、B2）。變量C和D都有三個可能的取值（C1、C2、C3和D1、D2、D3）變量E有六個可能的取值（E1、E2、E3、E4、E5、E6），現(xiàn)要求測試系統(tǒng)在不同參數(shù)配置下的執(zhí)行情況。如果測試所有可能的參數(shù)配置，則需要測試2*2*3*3*6=216次。為合理減少測試的次數(shù)，可以采用正交實驗法。在選擇正交表時，要求滿足以下條件：1、因子數(shù)>=52、水平數(shù)：有2個因子的水平數(shù)>=2有2個因子的水平數(shù)>=3有1個因子的水平數(shù)>=6滿足上面條件的正交表有兩個：L49（78），L18（3661）應(yīng)選取行數(shù)小的L18（3661）正交實驗法應(yīng)用實例二

選定該正交表后，由于實際變量只有5個，而這個正交表有7個因子列，所以可以把正交表中多余的列刪去。正交實驗法應(yīng)用實例二然后進行變量映射。

A:0->A1,1->A2B:0->B1,1->B2C:0->C1,