黑盒测试方法（五）正交实验设计方法

一、应用场景

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。因果图而得到的测试用例数目多的惊人，可利用正交实验设计。

 

二、什么是正交实验法

正交实验设计方法:依据Galois理论,从大量的（实验）数据（测试例）中挑选适量的,有代表性的点（例）。类似的方法有:聚类分析方法,因子方法方法等.

节省测试工作工时；可控制生成的测试用例数量；测试用例具有一定的覆盖率。

 

三、设计步骤：

1.提取功能说明,构造因子--状态表

     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.分解说明书中的功能为基本的功能。找出影响其功能实现的操作对象和外部因素,把他们当作因子,而把各个因子的取值当作状态要求.

2.加权筛选,生成因素分析表

     对因子与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,出现频率的大小以及测试的需要,确定权值的大小。

3.利用正交表构造测试数据集

     正交表的推导依据Galois理论（这里省略,需要时可查数理统计方面的教材）。

 

四、公式

     单一水平正交表Ln(mk)，k代表最多可安排影响指标因素的个数或正交表的列数，m表示每个因素水平数，且有n=k*(m-1)+1。

     对于混合水平正交表Ln(m1k1m2k2..mxkx)，用n=k1*(m1-1)+k2*(m2-1)+…kx*(mx-1)+1公式计算

     如果不存在试验次数等于n的正交表，我们就得找出满足试验次数大于n的正交表并且水平数大于等于max(m1,m2,m3,…)、因素数大于等于(k1+k2+k3+…)。比如22

     每列中不同数字出现的次数相等。任意2列其横向组成的数字对中，每种数字对出现的次数相等。

 

五、示例

     根据“性别”=“男，女”进行查询根据“班级”=“1班，2班”查询根据“成绩”=“及格，不及格”查询。

     1.传统设计：共2*2*2=8个用例

     2.用正交：共3*（2-1）+1=4个

    

序号

性别

班级

成绩

1

女

1班

及格

2

女

2班

不及格

3

男

1班

不及格

4

男

2班

及格

 

 

     3. 因素数和水平数越大越能体现用正交表的好处。

 

六、混合水平正交表示例

     1.      确定因素数和水平数

因素数：对比度，色彩效果，感光度，白平衡，照片大小，闪光模式

水平数：

对比度：正常、极低、低、高、极高

色彩效果：无、黑白、棕褐色、负片、水绿色

感光度：自动、100、200、400、800

白平衡：自动、白炽光、日光、荧光、阴光

照片大小：5M、3M、2M、1M、VGA

闪光模式：开、关

      2.  根据因素数和水平数确定n值
 

m1=5,k1=5

m2=2,k2=1

                  Ln(5521)

         n=k1*(m1-1)+k2* (m2-1)+1=5*(5-1)+1*(2-1)+1=20+1+1=22

       3. 3.选择合适的正交表

                  不存在n=22的正交表，这个时候我们就得找n大于22并且满足m>=max(m1=5,m2=2),k>=k1+k2=5+1=6的正交表。查到L25（56）,L49(78)

        

七、正交试验法的优缺点

     优点：“均匀分散，整齐可比”的特点。通过使用正交试验法减少了测试用例，工时与费用，提高测试用例的有效性。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。

     缺点：对每个状态点同等对待，重点不突出，容易造成在用户不常用的功能或场景中，花费不少时间进行测试设计与执行，而在重要路径的使用上反而没有重点测试。