测试设计方法（六）-正交实验设计方法

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测试设计方法（六）-正交实验设计方法

2015-12-16 16:24 刘金陆海燕

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文章简介

正交实验设计法是研究多因素多水平的一种设计方法，可以有效地，合理地减少测试的工时与费用。

一、方法简介

1. 定义

正交实验设计法是研究多因素多水平的一种设计方法。

2. 正交分析法的优点

正交实验设计法是一种高效率、快速、经济的实验设计方法，可以有效地,合理地减少测试的工时与费用。

适合于多因素多水平的取值的方法。

3. 基本概念

因素（Factor） ：在一项试验中，凡欲考察的变量称为因素。

水平（Level）：在试验范围内，因素被考察的值称为水平。

4. 正交表构成

一般的正交表记为Ln(mk)，

Ø n是正交表的行数，也就是要安排的试验次数；

Ø k是正交表中列数，表示因素的个数；

Ø m是各因素的水平数

正交表分为水平数相同的和水平数不同的两种，下面举例说明：

水平数相同正交表L9（3^4）

水平数不相同正交表L8（4^1*2^4）

5. 正交表有下面两条重要性质

(1) 齐整可比: 每列中不同数字出现的次数是相等的，如L9(34)，每列中不同的数字是1，2，3，它们各出现3次；

(2) 均匀分散: 在任意两列中，将同一行的两个数字看成有序数对时，每种数对出现的次数是相等的，如L9(34)，有序数对共有9个：(1，1)，(1，2)，(1，3)，(2，1)，(2，2)，(2，3)，(3，1)，(3，2)，(3，3)，它们各出现一次。

6. 正交测试设计的步骤

1) 确定因素，对应到正交表概念中的因素数。

2) 确定因素的水平，因素的取值。

3) 选择一个合适的正交表。（这是设计的关键）

4) 把因素的取值映射到正交表中，如果选择的正交表中某个因素有剩余的水平数，就拿这个因素的值从上到下循环替换，增加发现缺陷的机会。

5) 把正交表的每一行的各因素取值的组合设计为一个测试用例。

6) 增加认为可疑且没有在表中出现的组合。如觉得有些组合可能会有问题，但正交表中又没有包含时增加一些用例。

关键是第三步选择合适的正交表，选择正交表要考虑因素的个数，因素水平的个数和正交表的行数（取行数最少的正交表）。

二、实例说明

1. 因素个数和水平个数与正交表匹配的问题

这是个人信息查询系统中的一个窗口。我们可以看到要测试的控件有3个：姓名、身份证号码、手机号码，也就是要考虑的因素有三个；而每个因素里的状态有两个：填与不填。

请用正交实验设计法，设计用例。

解答：

选择正交表时分析一下：

① 表中的因素数>=3；

② 表中至少有3个因素数的水平数>=2；

③ 行数取最少的一个。

Ø 测试用例如下：

TC1：填写姓名、填写身份证号、填写手机号

TC2：填写姓名、不填身份证号、不填手机号

TC 3：不填姓名、填写身份证号、不填手机号

TC 4：不填姓名、不填身份证号、填写手机号

Ø 增补测试用例

TC 5：不填姓名、不填身份证号、不填手机号

从测试用例可以看出：如果按每个因素两个水平数来考虑的话，需要8个测试用例，而通过正交实验法进行的测试用例只有5个，大大减少了测试用例数。用最小的测试用例集合去获取最大的测试覆盖率。

2. 因素个数不同，水平数相同

增加塔放控制器的变量和取值如下：

请用正交实验设计法，设计用例。

解答：

选择正交表时分析一下：

① 表中的因素数>=4；

② 表中至少有4个因素数的水平数>=5；

③ 行数取最少的一个。

（如果因素数不同的话，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。）

考虑异常情况和特殊情况，增加用例4个，共29个测试用例。

3. 因素个数和水平个数都不相同

一个系统有5个独立的变量（A，B，C，D，E），变量A和B都有两个取值（A1，A2和B1，B2），变量C和D都有三个可能的取值（C1，C2，C3和D1，D2，D3）。变量E有六个可能的取值（E1~E6）。

用正交实验设计法，设计用例。

三、解答

选取正交表时分析一下：

① 表中的因素数>=5；

② 表中至少有1个因素数的水平数>=6,2个因素数的水平数>=2，2个因素数的水平数>=3；

③ 行数取最少的一个。

从正交表公式中开始查找，符合条件1和条件2的正交表有L49（7^8）和L18（3^6*6^1），考察条件3，最终选定结果为： L18（3^6*6^1）

把值映射到正交表，如下所示。

1）对A，A1=0，A2=1；

2）对B，B1=0，B2=1；

3）对C，C1=0，C2=1，C3=2；

4）对D，D1=0，D2=1，D3=2；

5）对E，E1=0，E2=1，E3=2，E4=3，E5=4，E6=5

L18（3^6*6^1）正交表

把值映射到L18（3^6*6^1）正交表

四、正交实验设计方法的优缺点使用范围

1、对安全性要求较低的。正交表是选取有代表性的用例进行测试，一般情况下会出现的缺陷都会在这个有代表性的用例中被捕捉到，但并非保证全部所有的情况，所以针对安全性比较高的系统不适合正交实验法。

2、因子之间相对独立的。最终分析的因子之间不存在交互作用。

3、因子和水平数都相对较多的情况。如果每个因素选择两个水平数的话，乘起来才四种，所以用正交表就不太合适了。

五、正交实验设计的工具

正交实验设计方法涉及的因素和水平较多，我们可以使用allpairs这样的工具来实现。这个工具可以根据输入的因数和水平，自动匹配正交表，输出测试用例。

1、将变量及取值输入Excel；

2、将其拷入txt文件，假设取名input.txt

3、进入命令行编辑器.

4、在命令行中进入allpairs.exe所在目录。假设位于 E:\allparis, 则输入 E: <Enter>, cd E:\allparis <Enter>

5、输入命令：allpairs input.txt > output.txt <Enter>。其中的”>”表示输出到后面的文件中。如果只是allpairs input.txt ，则将结果显示在屏幕上。

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