正交試驗法在參數(shù)配置類軟件測試中的應用分析

蘇晶

山東理工大學 山東 淄博 255049

前言

軟件測試是軟件開發(fā)過程中的重要組成環(huán)節(jié)，是發(fā)現(xiàn)軟件缺陷和提高軟件質(zhì)量的重要舉措，其本質(zhì)為通過建立輸入與輸出之間的映射關系驗證系統(tǒng)功能是否滿足用戶需求。

軟件測試的方法繁多，各有長處和不足，可分別適用于不同的應用場景中。對于參數(shù)配置類軟件的測試問題，由于不同輸入條件取值組合將產(chǎn)生不同的輸出結果，若采用傳統(tǒng)的基于軟件等價類的劃分方法設計測試用例，僅僅滿足于輸入條件取值的覆蓋，則勢必忽略重要組合的驗證，帶來遺漏缺陷的風險。

另外，由于輸入條件取值往往無法簡單通過邏輯值概括，加之其間毫無關聯(lián)、相互獨立，不具備合并化簡的必要條件，若采用判定表驅(qū)動法設計測試用例，則隨著輸入條件的增多，通常會導致排列組合數(shù)量過于龐大，在有限時間和成本的條件下，無法保證測試效率。反之若從海量規(guī)則中隨意選取輸入組合生成測試用例，雖然可以保證測試效率，但由于選取不具備代表性，測試的有效性無法得到保障，因此同樣不具備可行性。

為了解決上述問題，需要借鑒數(shù)理統(tǒng)計領域中的正交試驗法進行數(shù)據(jù)組合的科學采樣，通過較少的排列組合達成最佳測試效果，以提高測試的效率和有效性[1]。

1 測試需求描述

微軟PowerPoint打印問題的測試需求描述如下：

打印范圍：必須在全部、當前幻燈片、給定范圍三者中選擇其一；

打印內(nèi)容：必須在幻燈片、講義、備注頁、大綱視圖四者中選擇其一；打印顏色：必須在彩色、灰度、純黑白三者中選擇其一；打印效果：必須在幻燈片加框、幻燈片不加框兩者中選擇其一。

打印問題屬于典型的參數(shù)配置類軟件測試，用戶選擇的配置項組合不同，打印效果千差萬別。四個輸入項取值的笛卡爾乘積為3×4×3×2=72，排列組合數(shù)量較為龐大，且該測試涉及輸入輸出設備，若窮舉測試勢必會花費大量的成本，但由于輸入條件間相互獨立，隨意篩選無法確保測試的有效性，此類測試需考慮使用正交試驗法解決。

2 正交試驗法概述

正交試驗法是從大量的試驗點中挑選出適量的、有代表性的點，應用伽羅瓦理論導出的正交表，合理安排實驗的一種科學的試驗設計方法。軟件功能測試作為試驗的一種，完全可以利用正交試驗法進行測試數(shù)據(jù)的選擇，以提高測試的效率[2]。

正交表應用在軟件測試中的表示形式為：

L測試用例數(shù)（輸入條件取值數(shù)輸入條件數(shù)）

正交試驗法在選擇數(shù)據(jù)時，可滿足所有因子和水平取值的均勻分配，以及兩兩組合取值的均勻搭配，因此在減少測試用例絕對數(shù)量的同時，測試效果不會大打折扣。

比如，L9(34)為三水平的正交表，其中“L”為正交表的代號，指數(shù)“4”為表的列數(shù)，表示最多可安排4個輸入條件，底數(shù)“3”表示每個輸入條件可取3個不同的取值，下標“9”為表的行數(shù)，表示若采用正交試驗法，可從34=81個排列組合中科學采樣選取9個輸入組合作為測試用例開展測試。

3 測試用例設計步驟

3.1 提取功能說明

根據(jù)被測軟件的規(guī)格說明書找出影響其功能實現(xiàn)的操作對象和外部因素，將其作為因子，將各因子的取值作為水平。

根據(jù)測試需求描述，分解功能要求，確定影響打印功能的因子分別為打印范圍、打印內(nèi)容、打印顏色和打印效果。每個因子的取值均為離散集合，則直接構造因子-水平二維表[3]。

3.2 加權篩選

并非每個輸入條件及取值在測試過程中都是同等重要的，為了確保測試的有效性，可對因子及水平按其重要程度進行加權篩選，并生成因素分析表。

通常情況下，用戶較少關注打印的幻燈片是否加框，而備注頁由于不涉及關鍵信息往往被忽視，則在測試進度較為緊張的情況下，可舍棄重要程度偏低的因子及水平。加權篩選后，最終生成的因素分析表中保留的輸入條件排列組合數(shù)量為3×3×3=27。

3.3 利用正交表構造測試數(shù)據(jù)集

若加權篩選后排列組合數(shù)量仍然超出預期，則需根據(jù)因子和水平的個數(shù)選擇合適的正交表。由于不存在三因子三水平的正交表，則需在現(xiàn)有正交表中選擇并套用因子數(shù)略大的，即四因子三水平正交表L9(34)，并將多余因子舍棄，構造出的表格仍然滿足兩大正交特性，確保數(shù)據(jù)采樣的均勻性及科學性。

最后只需將保留的三個輸入條件及其取值依次映射并代入現(xiàn)成的正交表中，即可完成9個測試用例的設計任務[4]。

4 結束語

利用正交試驗法設計測試用例，較使用其他方法具有如下優(yōu)點：

（1）節(jié)省測試工作工時。由于把現(xiàn)成的規(guī)范化的正交表直接應用到測試用例選取中，不需要多步驟的推導，也不需要豐富的經(jīng)驗和創(chuàng)造力，可以有效減輕測試者的負擔。

（2）可控制生成測試用例的數(shù)量。利用加權篩選，考慮測試輸入條件與條件取值的重要程度及條件間的相互影響，做出一定的篩選，可以把生成測試用例的數(shù)量控制在允許范圍內(nèi)。

（3）測試用例具有一定的覆蓋度。正交試驗法是一種合理的、有效的抽樣方法，對被測軟件來說，測試用例的涉及范圍在整體上比較均勻，可排除偏向于功能某個局部的可能性。

通過上述分析可以看出，正交試驗法是科學有效的采樣方法，可應用于參數(shù)配置類軟件的測試過程中，以達到提高測試效率和有效性的目的。

但是這種方法受限于數(shù)理統(tǒng)計的應用背景，無法考慮輸入?yún)?shù)相互組合的實際意義，在一定程度上對測試效果產(chǎn)生了不利影響，通常需要與其他黑盒測試方法相結合用于解決實際問題。