实验6
正交试验法与用例设计

1. 实验目标

（1）理解正交试验法的原理。

（2）能够使用正交试验法进行测试用例设计。

（3）能够在真实项目中灵活运用正交试验法。

2. 背景知识

需求 ：某旅馆住宿系统的Web站点支持多种类型的服务器和操作系统，同时可供多种具有不同插件的浏览器访问，具体类型如下。

（1）Web浏览器：Netscape 6.2、IE 6.0、Opera 4.0。

（2）插件：无、RealPlayer、MediaPlayer。

（3）应用服务器：IIS、Apache、Netscape Enterprise。

（4）操作系统：Windows 2000、Windows NT、Linux。

基于上述需求，测试各种不同组合情况下网站的运行情况，思考此过程属于哪一种类型的测试？不难理解，此过程可归为兼容性测试。就此兼容性测试而言，如何进行测试用例设计呢？简要剖析如下。

（1）采用等价类划分法：把Web浏览器、插件、应用服务器及操作系统作为有效等价类，依据等价类划分法步骤中的“设计一个新用例，使它能够尽量多地覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复该步骤，直到所有有效等价类均被用例所覆盖”，可设计4条测试用例。思考可知，等价类划分法设计出的测试用例组合相当不充分，故否定此法。

注意 ： 采用等价类划分法设计测试用例的步骤如下。

①依据常用方法划分等价类。

②为等价类表中的每一个等价类分别规定一个唯一的编号。

③设计一个新用例，使它能够尽量多地覆盖尚未覆盖的有效等价类。重复该步骤，直到所有有效等价类均被用例所覆盖。

④设计一个新用例，使它仅覆盖一个尚未覆盖的无效等价类。重复该步骤，直到所有的无效等价类均被用例所覆盖。

（2）采用因果图法和决策表法：采用因果图法和决策表法进行测试用例设计时，同类输入间不可同时发生，不同类型输入间必须同时存在其中之一，所以将需求中的各项输入分别组合。这种情况下，测试的开展将极其充分，但不可避免地会产生一个非常庞大的组合，不符合实际情形，如3×3×3×3=81个组合，故否定此法。

（3）是否可把需求中的各项输入随意进行组合呢？可想而知，随意组合的方式虽大大减少了测试用例的数量，但是组合存在随机性，无规律可循，所选择的测试用例代表性差，可能会导致测试不充分，故否定此法。

综上所述，既希望测试充分（即测试用例代表性强），又要求测试用例数量不可过大，究竟该如何设计测试用例呢？下面，介绍一种新的测试用例设计方法——正交试验法，该方法将很好地解决上述问题。

正交试验法是指使用事先已创建好的表格——正交表，来安排试验并进行数据分析的一种试验设计方法，该法简单易行，应用较广。借助正交表可从大量的试验数据（测试用例）中筛选出适量的、有代表性的值，从而协助测试人员合理地安排试验（测试），满足了在简化用例的同时尽可能地开展测试的需求。正交表种类繁多， L ₉ （3 ⁴ ）、 L ₈ （2 ⁷ ）、 L ₁₆ （4 ⁵ ）、 L ₈ （4×2 ⁴ ）等均为常用类型。

上述正交试验法的介绍较抽象，读者可能仍不尽理解。换言之，正交试验法即提供一个或一系列表格，表格中已经设计好了用例编号和规则，仅参照表格内容直接套用即可。注意，此法有特定的使用场合，常用于平台参数配置或兼容性测试中。

应用正交试验法的重点是正交表的套用，下面首先来分析正交表，如表6.1所示。

表6.1所示为 L ₉ （3 ⁴ ）正交表，是正交表的典型代表之一。下面对该表进行简要介绍。

（1）行号1～9：代表测试用例的个数最多有9个。

（2）列号A～D：代表各分类，例如需求中的Web浏览器、插件、应用服务器及操作系统。

（3）表中内容项：表6.1中灰色背景区域的内容代表各分类下的各个元素。例如，A列为“Web浏览器”时，正交试验表的A1、A2、A3单元格中可分别填写Netscape 6.2、IE 6.0、Opera 4.0。

概括来讲， L ₉ （3 ⁴ ）的含义为： L 表示正交表；9表示该正交表可构成的最大用例数；4表示最大分类数；3表示各分类下的最大元素数。

注意 ：

① L ₉ （3 ⁴ ）正交表仅能处理分类数小于或等于4，且每个分类中最多包含3个元素的情况。

②经观察发现，正交表中各组合情况均等。各列中，1、2、3都各自出现3次；任意两列，例如C、D列，所构成的有序数对从上到下共有9种，既没有重复也没有遗漏；其他任何两列所构成的有序数对均为这9种各出现一次。因此，正交表在简化测试用例的同时，可均匀地实现测试用例设计。

以上从理论层面介绍了正交表及正交试验法，下面将从实践角度进一步介绍该方法的应用，通过套用正交表来实现测试用例的设计。

3. 实验任务

【 任务6.1 】　旅馆住宿系统兼容性测试用例设计。

需求 ：某旅馆住宿系统Web站点有大量的服务器和操作系统，并且可供多种具有不同插件的浏览器访问，具体情况如下。

（1）Web浏览器：Netscape 6.2、IE6.0、Opera 4.0。

（2）插件：无、RealPlayer、MediaPlayer。

（3）应用服务器：IIS、Apache、Netscape Enterprise。

（4）操作系统：Windows 2000、Windows NT、Linux。

问题 ：采用正交试验法进行测试用例设计。

第1步，分析需求说明，提取各分类及各分类下的元素。

分类：

（1）Web浏览器。

（2）插件。

（3）应用服务器。

（4）操作系统。

各分类下的元素：

（1）Web浏览器：1=Netscape 6.2、2=IE 6.0、3=Opera 4.0。

（2）插件：1=None、2=RealPlayer、3=MediaPlayer。

（3）应用服务器：1=IIS、2=Apache、3=Netscape Enterprise。

（4）操作系统：1=Windows 2000、2=Windows NT、3=Linux。

第2步，选择 L ₉ （3 ⁴ ）正交表进行套用，结果如表6.2所示。

经分析得知，本任务中分类数为4，各分类下的元素数为3。由于 L ₉ （3 ⁴ ）正交表仅能处理分类数小于或等于4，且每个分类中最多3个元素的情况，显然，可进行套用。

因此，得出9条测试用例以协助兼容性测试，即每行可作为一条测试用例的数据组合。以上即为采用正交试验法针对旅馆住宿系统兼容性进行测试用例设计的过程。

【 任务6.2 】　PowerPoint软件打印功能测试用例设计。

需求 ：针对PowerPoint 2003软件的部分打印功能模块进行测试，该模块的功能点主要包括打印范围、打印内容、打印颜色／灰度及打印效果。各功能点具体支持的选项如下。

（1）打印范围：全部、当前幻灯片、给定范围。

（2）打印内容：幻灯片、讲义、备注页、大纲视图。

（3）打印颜色／灰度：颜色、灰度、黑白。

（4）打印效果：幻灯片加框、幻灯片不加框。

问题 ：采用正交试验法进行测试用例设计。

第1步，分析需求说明，提取各分类及各分类下的元素。分类如下：

（1）打印范围。

（2）打印内容。

（3）打印颜色／灰度。

（4）打印效果。

元素分类如下。

（1）打印范围：1=全部、2=当前幻灯片、3=给定范围。

（2）打印内容：1=幻灯片、2=讲义、3=备注页、4=大纲视图。

（3）打印颜色／灰度：1=颜色、2=灰度、3=黑白。

（4）打印效果：1=幻灯片加框、2=幻灯片不加框。

第2步，选择 L ₉ （3 ⁴ ）正交表进行套用。

经分析，读者会发现上述各分类下的元素个数分别为3、4、3、2，由于 L ₉ （3 ⁴ ）正交表仅能处理分类数小于或等于4，且每个分类中最多3个元素的情况，则该任务中第二个分类多了一个元素且第四个分类少了一个元素。此时读者可放弃选择 L ₉ （3 ⁴ ）正交表，而选择套用其他更复杂的正交表，但是值得提醒的是，更复杂的正交表势必会降低测试的效率。结合实际情况考虑，仍可选择 L ₉ （3 ⁴ ）正交表进行测试用例设计，从某种程度上来讲，设计出的测试用例也是相对较充分的。

可根据实际情况做出如下调整，把第二个分类下的后两项先合并（第二个分类多了一个元素），套用了正交表后再进行拆分；把第四个分类下的任意一个元素重复使用一次（第四个分类少了一个元素）。基于上述调整， L ₉ （3 ⁴ ）正交表套用结果如表6.3所示。

第3步，拆分正交表，即将合并的内容进行拆分，如表6.4所示。

注意： 进行正交表拆分时，第4、8、12 行的第4 列，显示“— —”。究竟为什么呢？ 请读者打开PowerPoint 2003软件的打印功能页面，可以发现在大纲视图下无法选择打印效果（即该字段置灰显示），故用“——”代替。

第4步，套用正交表，生成表6.5所示的测试用例。

以上为采用正交试验法针对PowerPoint 2003软件的打印功能进行测试用例设计的过程。

注意 ：

①采用正交试验法进行测试用例设计时，不能一味套用正交表，需要结合实际情况来灵活设计测试用例。例如，在大纲视图下无法选择打印效果（即该字段置灰显示），因此相关测试用例中“打印效果”一列用“——”替代。

②正交表种类繁多，在测试领域中， L ₉ （3 ⁴ ）尤为常用。限于篇幅，在此仅以 L ₉ （3 ⁴ ）为例进行介绍，对此感兴趣的读者可自行学习其他正交表。

4. 拓展练习

【 练习 】　采用正交试验法针对以下需求进行测试用例设计。

为提高某化工产品的转化率，选择3个有关因素进行试验，分别为反应温度（ A ）、反应时间（ B ）、用碱量（ C ），并确定了试验范围如下：

A ：80～90℃。

B ：90～150min。

C ：5%～7%。

试验目的是确定 A 、 B 、 C 对转化率有什么影响，哪些是主要的，哪些是次要的，从而确定最合适的生产条件，即反应温度、反应时间及用碱量各为多少才能使转化率最高。 IUK2nOisllSvCPIqy3pfKvQXUFH/PnekH3QNZRLVhHNjo3MYHB18xtvnVTroASGg