基于正交实验法的测试用例设计.docx
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基于正交实验法的测试用例设计
基于正交实验法的测试用例设计
正交实验法的由来
一、正交表的由来
拉丁方名称的由来
古希腊是一个多民族的国家,国王在检阅臣民时要求每个方队中每行有一个民族代表,
每列也要有一个民族的代表。
数学家在设计方阵时,以每一个拉丁字母表示一个民族,所以设计的方阵称为拉丁方。
什么是n阶拉丁方?
用n个不同的拉丁字母排成一个n阶方阵(n<26),如果每行的n个字母均不相同,
每列的n个字母均不相同,则称这种方阵为n*n拉丁方或n阶拉丁方。
每个字母在任一行、
任一列中只出现一次。
什么是正交拉丁方?
设有两个n阶的拉丁方,如果将它们叠合在一起,恰好出现n2个不同的有序数对,则称为
这两个拉丁方为互相正交的拉丁方,简称正交拉丁方。
例如:
3阶拉丁方
用数字替代拉丁字母:
二、正交实验法
正交试验设计(Orthogonalexperimentaldesign)是研究多因素多水平的又一种设计方法,
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,正交试验设计是分式析因设计的主要方法。
是一种
高效率、快速、经济的实验设计方法。
日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格,称为正交表。
例如
作一个三因素三水平的实验,按全面实验要求,须进行33=27种组合的实验,且尚未考
虑每一组合的重复数。
若按L9(33)正交表按排实验,只需作9次,按L18(37)正交表进行
18次实验,显然大大减少了工作量。
因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广
泛应用。
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。
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),从而合理地安排实验(测试)的一种科学实验设计方法。
类似的方法有:
聚类分析方法、因子方法方法等。
三、利用正交实验设计测试用例的步骤:
(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。
利用正交实验设计方法来设计测试用例时,首先要根据被测试软件的规格说明书
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。
对软件需求规格说明中的功能要求进行划分,把整体的、概要性
的功能要求进行层层分解与展开,分解成具体的有相对独立性的、基本的功能要求。
这样就可以把被测试软件中所有的因子都确定下来,并为确定每个因子的权值提供
参考的依据。
确定因子与状态是设计测试用例的关键。
因此要求尽可能全面的、正确的
确定取值,以确保测试用例的设计作到完整与有效。
(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
利用正交实验设计方法设计测试用例,比使用等价类划分、边界值分析、因果图等方法有以下优点:
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。
在使用正交实验法时,要考虑到被测系统中要准备测试的功能点,而这些功能点就是
要获取的因子或因素,但每个功能点要输入的数据按等价类划分有多个,也就是每个
因素的输入条件,即状态或水平值。
四、正交表的构成
行数(Runs):
正交表中的行的个数,即试验的次数,也是我们通过正交实验法设计的
测试用例的个数。
因素数(Factors):
正交表中列的个数,即我们要测试的功能点。
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”。
即要测试功能点的输入条件。
正交表的形式:
L行数(水平数因素数)
如:
L8(27)
五、正交表的正交性
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(两个因素)的水平搭配(横向形成的数字对)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。
用正交实验法设计测试用例
以上介绍了正交实验法的由来。
怎么用正交实验法进行用例的设计呢?
一、用正交表设计测试用例的步骤
(1)有哪些因素(变量)
(2)每个因素有哪几个水平(变量的取值)
(3)选择一个合适的正交表
(4)把变量的值映射到表中
(5)把每一行的各因素水平的组合做为一个测试用例
(6)加上你认为可疑且没有在表中出现的组合
二、如何选择正交表
∙考虑因素(变量)的个数
∙考虑因素水平(变量的取值)的个数
∙考虑正交表的行数
∙取行数最少的一个
三、设计测试用例时的三种情况
(1)因素数(变量)、水平数(变量值)相符
(2)因素数不相同
(3)水平数不相同
四、我们来看看第一种情况:
(1)因素数与水平数刚好符合正交表
我们举个例子:
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。
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。
从正交表公式中开始查找,结果为:
L4(23)
变量映射:
测试用例如下:
1:
填写姓名、填写身份证号、填写手机号
2:
填写姓名、不填身份证号、不填手机号
3:
不填姓名、填写身份证号、不填手机号
4:
不填姓名、不填身份证号、填写手机号
增补测试用例
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)因素数不相同
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。
(3)水平数不相同
采用包含和组合的方法选取合适的正交表公式。
正交实验法的又一个例子
上面就正交实验法进行了讲解,现在再拿PowerPoint软件打印功能作为例子,希望
能为大家更好地理解给方法的具体应用
假设功能描述如下:
∙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。
因素状态表:
状态/因素
A打印范围
B打印内容
C打印颜色/灰度
D打印效果
0
全部
幻灯片
颜色
幻灯片加框
1
当前幻灯片
讲义
灰度
幻灯片不加框
2
给定范围
备注页
黑白
3
大纲视图
我们先将中文字转换成字母,便于设计。
得到:
因素状态表:
状态/因素
A
B
C
D
0
A1
B1
C1
D1
1
A2
B2
C2
D2
2
A3
B3
C3
3
B4
我们分析一下:
被测项目中一共有四个被测对象,每个被测对象的状态都不一样。
选择正交表:
1、表中的因素数>=4
2、表中至少有4个因素的水平数>=2
3、行数取最少的一个
最后选中正交表公式:
L16(45)
正交矩阵为:
1
2
3
4
5
1
0
0
0
0
0
2
0
1
1
1
1
3
0
2
2
2
2
4
0
3
3
3
3
5
1
0
1
2
3
6
1
1
0
3
2
7
1
2
3
0
1
8
1
3
2
1
0
9
2
0
2
3
1
10
2
1
3
2
0
11
2
2
0
1
3
12
2
3
1
0
2
13
3
0
3
1
2
14
3
1
2
0
3
15
3
2
1
3
0
16
3
3
0
2
1
用字母替代正交矩阵:
1
2
3
4
5
1
A1
B1
C1
D1
0
2
A1
B2
C2
D2
1
3
A1
B3
C3
2
2
4
A1
B4
3
3
3
5
A2
B1
C2
2
3
6
A2
B2
C1
3
2
7
A2
B3
3
D1
1
8
A2
B4
C3
D2
0
9
A3
B1
C3
3
1
10
A3
B2
3
2
0
11
A3
B3
C1
D2
3
12
A3
B4
C2
D1
2
13
3
B1
3
D2
2
14
3
B2
C3
D1
3
15
3
B3
C2
3
0
16
3
B4
C1
2
1
我们看到:
第一列水平值为3、第三列水平值为3、第四列水平值3、2都需要由各自的字母替代。
1
2
3
4
5
1
A1
B1
C1
D1
0
2
A1
B2
C2
D2
1
3
A1
B3
C3
D1
2
4
A1
B4
C1
D2
3
5
A2
B1
C2
D1
3
6
A2
B2
C1
D2
2
7
A2
B3
C2
D1
1
8
A2
B4
C3
D2
0
9
A3
B1
C3
D2
1
10
A3
B2
C3
D1
0
11
A3
B3
C1
D2
3
12
A3
B4
C2
D1
2
13
A1
B1
C1
D2
2
14
A2
B2
C3
D1
3
15
A3
B3
C2
D2
0
16
A1
B4
C1
D1
1
第五列去掉没有意义。
通过分析,由于四个因素里有三个的水平值小于3,
所以从第13行到16行的测试用例可以忽略。
(根据当前示例中使用的正交表,此时
应该把水平值为4的因素放在第2位,这样忽略的最后4个测试用例才是恰当的)
那么这样的话,就可以有12个测试用例了:
1、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—001
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A全部的幻灯片,有颜色,加框
重要级别
高
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“全部”;
3、打印内容选择“幻灯片”;
4、颜色/灰度选择“颜色”;
5、在“幻灯片加框”前打勾;
6、点击“确定”。
预期输出
打印出全部幻灯片,有颜色且已加框。
2、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—002
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A全部的幻灯片为讲义,灰度,不加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“全部”;
3、打印内容选择“讲义”;
4、颜色/灰度选择“灰度”;
5、点击“确定”。
预期输出
打印出全部幻灯片为讲义,灰度且不加框。
3、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—003
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A全部的备注页,黑白,加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“全部”;
3、打印内容选择“备注页”;
4、颜色/灰度选择“黑白”;
5、在“幻灯片加框”前打勾;
6、点击“确定”。
预期输出
打印出全部备注页,黑白且已加框。
4、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—004
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A全部的大纲视图,黑白
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“全部”;
3、打印内容选择“大纲视图”;
4、颜色/灰度选择“黑白”;
5、点击“确定”。
预期输出
打印出全部大纲视图,黑白
5、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—005
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A当前幻灯片,灰度,加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“当前幻灯片”;
3、打印内容选择“幻灯片”;
4、颜色/灰度选择“灰度”;
5、在“幻灯片加框”前打勾;
6、点击“确定”。
预期输出
打印出当前幻灯片,灰度且已加框。
6、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—006
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A当前幻灯片为讲义,黑白,加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“当前幻灯片”;
3、打印内容选择“讲义”;
4、颜色/灰度选择“黑白”;
5、在“幻灯片加框”前打勾;
6、点击“确定”。
预期输出
打印出当前幻灯片为讲义,黑白且已加框。
7、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—007
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A当前幻灯片的备注页,有颜色,不加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“当前幻灯片”;
3、打印内容选择“备注页”;
4、颜色/灰度选择“颜色”;
5、点击“确定”。
预期输出
打印出当前幻灯片的备注页,有颜色且不加框。
8、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—008
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A当前幻灯片的大纲视图,有颜色
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“当前幻灯片”;
3、打印内容选择“大纲视图”;
4、颜色/灰度选择“颜色”;
5、点击“确定”。
预期输出
打印出当前幻灯片为讲义,黑白且已加框。
9、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—009
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A给定范围的幻灯片,黑白,不加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“幻灯片”;
3、打印内容选择“幻灯片”;
4、颜色/灰度选择“黑白”;
5、点击“确定”。
预期输出
打印出给定范围的幻灯片,黑白且不加框。
10、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—010
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A给定范围的幻灯片为讲义,有颜色,加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“幻灯片”;
3、打印内容选择“幻灯片”;
4、颜色/灰度选择“颜色”;
5、点击“确定”。
预期输出
打印出给定范围的幻灯片为讲义,有颜色且加框。
11、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—011
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A给定范围的幻灯片的备注页,灰度,加框
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“幻灯片”;
3、打印内容选择“备注页”;
4、颜色/灰度选择“灰度”;
5、在“幻灯片加框”前打勾;
6、点击“确定”。
预期输出
打印出给定范围的幻灯片的备注页,灰度且加框。
12、
测试用例编号
PPT—ST—FUNCTION—PRINT—012
测试项目
测试powerpoint打印功能
测试标题
打印PowerPoint文件A给定范围的幻灯片的大纲视图,灰度
重要级别
中
预置条件
PowerPoint文件A已被打开,电脑主机已连接有效打印机
输入
文件A:
D:
\系统测试.ppt
操作步骤
1、打开打印界面;
2、打印范围选择“幻灯片”;
3、打印内容选择“大纲视图”;
4、颜色/灰度选择“灰度”;
5、点击“确定”。
预期输出
打印出给定范围的幻灯片的大纲视图,灰度
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