正交表法實驗

測試用例設(shè)計方法--正交試驗法詳解正交試驗法介紹正交試驗法是研究多因素、多水平的一種試驗法，它是利用正交表來對試驗進(jìn)行設(shè)計，通過少數(shù)的試驗替代全面試驗，根據(jù)正交表的正交性從全面試驗中挑選適量的、有代表性的點進(jìn)行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，整齊可比”的特點。正交表是一種特制的表格，一般用Ln(mk)表示，L代表是正交表，n代表試驗次數(shù)或正交表的行數(shù)，k代表最多可安排影響指標(biāo)因素的個數(shù)或正交表的列數(shù)，m表示每個因素水平數(shù)，且有n=k*(m-1)+1。正交表的特點正交表具有以下兩個特點。正交表必須滿足這兩個特點，有一條不滿足，就不是正交表。每列中不同數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等。這一特點表明每個因素的每個水平與其它因素的每個水平參與試驗的幾率是完全相同的，從而保證了在各個水平中最大限度地排除了其它因素水平的干擾，能有效地比較試驗結(jié)果并找出最優(yōu)的試驗條件。在任意2列其橫向組成的數(shù)字對中，每種數(shù)字對出現(xiàn)的次數(shù)相等。這個特點保證了試驗點均勻地分散在因素與水平的完全組合之中，因此具有很強的代表性。使用正交試驗法的原因?qū)τ趩我蛩鼗騼梢蛩卦囼?，因其因素少，試驗的設(shè)計、實施與分析都比較簡單。但在實際工作中，常常需要同時考察3個或3個以上的試驗因素，若進(jìn)行全面試驗，試驗的規(guī)模很大，由于時間和成本的限制我們不可能進(jìn)行全面試驗，但是具體挑其中的哪些測試用例進(jìn)行測試我們心里拿不準(zhǔn)，總擔(dān)心不做不挑選的那些測試用例會遺漏一些嚴(yán)重缺陷。為了有效的、合理地減少測試的工時與費用，我們利用正交試驗法來設(shè)計測試用例。正交試驗法就是安排多因素試驗、尋求最優(yōu)水平組合的一種高效率的試驗設(shè)計方法。我們用測試實例來進(jìn)行說明使用正交試驗法設(shè)計測試用例的好處。測試需求：某所大學(xué)通信系共2個班級，剛考完某一門課程，想通過，性別”、“班級”和“成績”這三個查詢條件對通信系這門課程的成績分布，男女比例或班級比例進(jìn)行人員查詢：根據(jù)“性別”=“男，女”進(jìn)行查詢根據(jù)“班級”=“1班，2班”查詢根據(jù)“成績”=“及格，不及格”查詢按照傳統(tǒng)設(shè)計——全部測試分析上述測試需求，有3個被測元素，被測元素我們稱為因素，每個因素有兩個取值，我們稱之為水平值，所以全部測試用例個數(shù)是2*2*2=8，參見下表序號性別班級成績1女1班及格2女1班不及格3女2班及格4女2班不及格5男1班及格6男1班不及格7男2班及格8男2班不及格利用正交表設(shè)計測試用例，我們得到的測試用例個數(shù)是n=3*(21)+1=4，對于三因素兩水平的剛好有L4(23)的正交表可以套用，于是用正交表試驗法得出4個測試用例如下：序號性別班級成績1女1班及格2女2班不及格3男1班不及格4男2班及格根據(jù)實際需要可以在用正交試驗法設(shè)計用例的基礎(chǔ)上補充一些測試用例。4個測試用例與8個測試用例相比測試用例個數(shù)是減少了。因素數(shù)和水平數(shù)越大越能體現(xiàn)用正交表的好處。例如：對于一個四因素且每個因素均為三水平的試驗，如果按照全面試驗需要進(jìn)行3*3*3*3=81次。但是如果用正交試驗法選擇L9（34）正交表，n=4*（3-1）+1=9次試驗就可以覆蓋。從這點可以說明用正交試驗法能有效地、合理地減少測試用例和工時，節(jié)約測試成本。正交表的類別及如何查找正交表一、 正交表的類別單一水平正交表各列水平數(shù)相同的正交表稱為等水平正交表。如L4（23）、L8（27）、L12（211）等各列中的水平為2,稱為2水平正交表；L9（34）、L27（313）等各列水平為3,稱為3水平正交表。表小為：Ln（mk）?；旌纤秸槐砀髁兴綌?shù)不完全相同的正交表稱為混合水平正交表。如、（4124）表中有8一列的水平為4，有4列水平數(shù)為2。也就是說該表可以安排一個4水平因素和4個2水平因素。再如L16（4423），L16（41212）等都是混合水平正交表。表示為：Ln（m1k1m2k2）。二、 如何查找正交表查Dr.GenichiTaguchi設(shè)計的正交表http://www.york.ac.uk/depts/maths/tables/orthogonal.htmTechnicalSupport（）com/techsup/technote/ts723Designs.txt正交表的一個實例：L4（23） 其中，2-水平數(shù)，3-因素數(shù)，n=4-最少試驗次數(shù)確定因素數(shù)和水平數(shù)因素數(shù)：確定測試中有多少個相互獨立的考察變量。水平數(shù)：確定任何一個因素在試驗中能夠取得的最多個值根據(jù)因素數(shù)和水平數(shù)確定n值對于單一水平正交表Ln(mk)，用n=k*(m-1)+1公式計算對于混合水平正交表L(mkimk2..mkx)，用n=k*(m-1)+k*(m-1)+?k*(m-1)+1n1 2 x 1 1 2 2 xx公式計算選擇合適的正交表單一水平正交表：如果存在試驗次數(shù)等于n，并且水平數(shù)大于等于m、因素數(shù)大于等于k的正交表，我們把這個正交表拿過來套用。如果不存在試驗次數(shù)等于n的正交表，我們就得找出滿足試驗次數(shù)大于n的正交表并且水平數(shù)大于等于m、因素數(shù)大于等于k?；旌纤秸槐恚喝绻嬖谠囼灤螖?shù)等于n，并且水平數(shù)大于等于max(m1，m2，m3,...)、因素數(shù)大于等于(、+、+、+...)的正交表，我們把這個正交表拿過來套用。如果不存在試驗次數(shù)等于n的正交表，我們就得找出滿足試驗次數(shù)大于n的正交表并且水平數(shù)大于等于max(m1,m2,m3,...)、因素數(shù)大于等于(k1+k2+k3+...)。當(dāng)有2個或2個以上正交表可以被選擇時，選取原則是選試驗次數(shù)最少的那個正交表。根據(jù)正交表把變量的值映射到表中，設(shè)計測試用例把變量的值映射到正交表中，每一行的各因素的取值組合作為一個測試用例。用正交表設(shè)計測試用例的兩種情況：存在試驗次數(shù)等于n(n=k*(m-1)+1)的正交表案例1：假設(shè)一個網(wǎng)頁有3個不同的部分(Top、Middle、Bottom)，并且每個部分都可以單獨顯示及隱藏。要測試這三個不同部分的交互。按照前面給出的正交表測試用例設(shè)計步驟，用正交試驗法設(shè)計測試用例。確定因素數(shù)和水平數(shù)確定有3個獨立變量且每個變量2個取值：Top(Hidden,Visible),Middle(Hidden,Visible),Bottom(Hidden,Bottom)根據(jù)因素數(shù)和水平數(shù)確定n值水平數(shù)：m=2因素數(shù)：k=3Ln（23）n=k*（m-1）+1=3*（2-1）+1=4選擇合適的正交表先看看正交表里有沒有試驗次數(shù)=4的正交表，如果有我們再看看因素數(shù)和水平數(shù)是不是符合。選擇正交表L4（23）——變量為三因素，值為二水平，恰好相符。把變量的值映射到表中，并設(shè)計測試用例Hidden=0，Visible=1列數(shù)TopMiddleBottom1HiddenHiddenHidden2HiddenVisibleVisible3VisibleHiddenVisible4VisibleVisibleHidden把表中每一行轉(zhuǎn)換成測試用例，可以得到4個測試用例如下：隱藏Top，Middle，Bottom這三部分顯示除Top外的其它部分顯示出Middle部分外的其它部分顯示除Bottom部分外的其它部分不存在試驗次數(shù)等于n（n=k*（m-1）+1）的正交表案例2：手機照相機的拍攝模式是普通模式，針對對比度（正常，極低，低，高，極高）、色彩效果（無，黑白，棕褐色，負(fù)片，水綠色）、感光度（自動，100，200，300，400，800）、白平衡（自動，白熾光，日光，熒光，陰光X照片大小(5虬3虬2虬1虬VGA)、閃光模式(關(guān)，開)各個值用正交試驗法設(shè)計測試用例。確定因素數(shù)和水平數(shù)因素數(shù)：對比度，色彩效果，感光度，白平衡，照片大小，閃光模式水平數(shù)：對比度：正常、極低、低、高、極高色彩效果：無、黑白、棕褐色、負(fù)片、水綠色感光度：自動、100、200、400、800白平衡：自動、白熾光、日光、熒光、陰光照片大小：5M、3M、2M、1M、VGA閃光模式：開、關(guān)根據(jù)因素數(shù)和水平數(shù)確定n值m1=5,k1=5m2=2,k2=1Ln(5521)n=k1*(m1-1)+k2*(m2-1)+1=5*(5-1)+1*(2-1)+1=20+1+1=22選擇合適的正交表根據(jù)計算得出n=22，我們先看看有沒有試驗次數(shù)等于22的正交表，實際上不存在n=22的正交表，這個時候我們就得找n大于22并且滿足m>=max(m1=5,m2=2),k>=k1+k2=5+1=6的正交表。查到L25(56),L49(78)都滿足當(dāng)有2個或2個以上正交表可以被選擇時，選取原則是選試驗次數(shù)最少的那個正交表，所以我們選L25(56)正交表。123456111111121222223133333

41444445155555621234572234518234512924512310251234113135241232413513335241143正交試驗法的優(yōu)缺點正交試驗法作為設(shè)計測試用例的方法之一，也有其優(yōu)缺點。優(yōu)點：根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進(jìn)行試驗，這些有代表性的特點具備了“均勻分散，整齊可比”的特點。通過使用正交試驗法減少了測試用例，合理地減少測試的工時與費用，提高測試用例的有效性。是一種高效率、快速、經(jīng)濟的實驗設(shè)計方法。缺點：對每個狀態(tài)點同等對待，重點不突出，容易造成在用戶不常用的功能或場景中，花費不少時間進(jìn)行測試設(shè)計與執(zhí)行，而在重要路徑的使用上反而沒有重點測試。雖然正交試驗設(shè)計有上述不足，但它能通過部分試驗找到最優(yōu)水平組合，因而很受實際工作者的青睞。4因子3狀態(tài)ExperimentNumber1Column2 3 4卷111 1 1212 2 2313 3 342 12 352 2 3 162 3 1273 13 283 2 1393 3 2 1確定正交表的行和列。每個因素有3個水平，共需安排9次試驗確定正交表的內(nèi)容對每個因素的水平進(jìn)行編號，分別為1、2、3,并將試驗按照水平數(shù)3進(jìn)行分組，即每三個試驗為一組。對于第一列：第一組試驗中，全部使用因素1的第1個水平；第二組試驗中，全部使用因素1的第2個水平;第三組試驗中，全部使用因素1的第3個水平。對于第二列：每一組試驗中，都分別使用因素2的三個水平1、2、3。對于第三列：每一項試驗中，每一個水平編號的確定方法見公式3.1。生成正交表。將每個因素的水平編號填入表中可得正交表如表3.2所示。正交表法實驗“Web站點測試”問題描述：假設(shè)一個Web站點，考慮到不同的客戶端機器軟件配置有所不同，因而對其進(jìn)行測試分析。Web瀏覽器：Netscape6.2、IE6.0、Opera4.0、FireFox插件：無、RealPlayer、MediaPlayer應(yīng)用服務(wù)器：IIS、Apche、NetscapeEnterprise操作系統(tǒng)：WindowsXP、Vista、Linux【分析】1.Web站點測試要因表功能：Web站點測試要因Web瀏覽器插件應(yīng)用服務(wù)器操作系統(tǒng)狀態(tài)1Netscape6.2無IISWindowsXP2IE6.0RealPlayerApcheVista3Opera4.0MediaPlayerNetscapeEnterpriseLinux4FireFox2.選擇正交表混合水平正交表：如果存在試驗次數(shù)等于n，并且水平數(shù)大于等于max(m1，m2,m3,_)＞因素數(shù)大于等于(k1+k2+k3+...)的正交表，我們把這個正交表拿過來套用