蘇晶

山東理工大學(xué) 山東 淄博 255049

前言

軟件測(cè)試是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)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(guò)建立輸入與輸出之間的映射關(guān)系驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否滿足用戶需求。

軟件測(cè)試的方法繁多，各有長(zhǎng)處和不足，可分別適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景中。對(duì)于參數(shù)配置類(lèi)軟件的測(cè)試問(wèn)題，由于不同輸入條件取值組合將產(chǎn)生不同的輸出結(jié)果，若采用傳統(tǒng)的基于軟件等價(jià)類(lèi)的劃分方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例，僅僅滿足于輸入條件取值的覆蓋，則勢(shì)必忽略重要組合的驗(yàn)證，帶來(lái)遺漏缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，由于輸入條件取值往往無(wú)法簡(jiǎn)單通過(guò)邏輯值概括，加之其間毫無(wú)關(guān)聯(lián)、相互獨(dú)立，不具備合并化簡(jiǎn)的必要條件，若采用判定表驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例，則隨著輸入條件的增多，通常會(huì)導(dǎo)致排列組合數(shù)量過(guò)于龐大，在有限時(shí)間和成本的條件下，無(wú)法保證測(cè)試效率。反之若從海量規(guī)則中隨意選取輸入組合生成測(cè)試用例，雖然可以保證測(cè)試效率，但由于選取不具備代表性，測(cè)試的有效性無(wú)法得到保障，因此同樣不具備可行性。

為了解決上述問(wèn)題，需要借鑒數(shù)理統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域中的正交試驗(yàn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)組合的科學(xué)采樣，通過(guò)較少的排列組合達(dá)成最佳測(cè)試效果，以提高測(cè)試的效率和有效性[1]。

1 測(cè)試需求描述

微軟PowerPoint打印問(wèn)題的測(cè)試需求描述如下：

打印范圍：必須在全部、當(dāng)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(yè)、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(wèn)題屬于典型的參數(shù)配置類(lèi)軟件測(cè)試，用戶選擇的配置項(xiàng)組合不同，打印效果千差萬(wàn)別。四個(gè)輸入項(xiàng)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(cè)試涉及輸入輸出設(shè)備，若窮舉測(cè)試勢(shì)必會(huì)花費(fèi)大量的成本，但由于輸入條件間相互獨(dú)立，隨意篩選無(wú)法確保測(cè)試的有效性，此類(lèi)測(cè)試需考慮使用正交試驗(yàn)法解決。

2 正交試驗(yàn)法概述

正交試驗(yàn)法是從大量的試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出適量的、有代表性的點(diǎn)，應(yīng)用伽羅瓦理論導(dǎo)出的正交表，合理安排實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。軟件功能測(cè)試作為試驗(yàn)的一種，完全可以利用正交試驗(yàn)法進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的選擇，以提高測(cè)試的效率[2]。

正交表應(yīng)用在軟件測(cè)試中的表示形式為：

L測(cè)試用例數(shù)（輸入條件取值數(shù)輸入條件數(shù)）

正交試驗(yàn)法在選擇數(shù)據(jù)時(shí)，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(cè)試用例絕對(duì)數(shù)量的同時(shí)，測(cè)試效果不會(huì)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(hào)，指數(shù)“4”為表的列數(shù)，表示最多可安排4個(gè)輸入條件，底數(shù)“3”表示每個(gè)輸入條件可取3個(gè)不同的取值，下標(biāo)“9”為表的行數(shù)，表示若采用正交試驗(yàn)法，可從34=81個(gè)排列組合中科學(xué)采樣選取9個(gè)輸入組合作為測(cè)試用例開(kāi)展測(cè)試。

3 測(cè)試用例設(shè)計(jì)步驟

3.1 提取功能說(shuō)明

根據(jù)被測(cè)軟件的規(guī)格說(shuō)明書(shū)找出影響其功能實(shí)現(xiàn)的操作對(duì)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(cè)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(gè)因子的取值均為離散集合，則直接構(gòu)造因子-水平二維表[3]。

3.2 加權(quán)篩選

并非每個(gè)輸入條件及取值在測(cè)試過(guò)程中都是同等重要的，為了確保測(cè)試的有效性，可對(duì)因子及水平按其重要程度進(jìn)行加權(quán)篩選，并生成因素分析表。

通常情況下，用戶較少關(guān)注打印的幻燈片是否加框，而備注頁(yè)由于不涉及關(guān)鍵信息往往被忽視，則在測(cè)試進(jìn)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(quán)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(gòu)造測(cè)試數(shù)據(jù)集

若加權(quán)篩選后排列組合數(shù)量仍然超出預(yù)期，則需根據(jù)因子和水平的個(gè)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(gòu)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(xué)性。

最后只需將保留的三個(gè)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(gè)測(cè)試用例的設(shè)計(jì)任務(wù)[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)測(cè)試用例，較使用其他方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

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

（2）可控制生成測(cè)試用例的數(shù)量。利用加權(quán)篩選，考慮測(cè)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(cè)試用例的數(shù)量控制在允許范圍內(nèi)。

（3）測(cè)試用例具有一定的覆蓋度。正交試驗(yàn)法是一種合理的、有效的抽樣方法，對(duì)被測(cè)軟件來(lái)說(shuō)，測(cè)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(gè)局部的可能性。

通過(guò)上述分析可以看出，正交試驗(yàn)法是科學(xué)有效的采樣方法，可應(yīng)用于參數(shù)配置類(lèi)軟件的測(cè)試過(guò)程中，以達(dá)到提高測(cè)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(jì)的應(yīng)用背景，無(wú)法考慮輸入?yún)?shù)相互組合的實(shí)際意義，在一定程度上對(duì)測(cè)試效果產(chǎn)生了不利影響，通常需要與其他黑盒測(cè)試方法相結(jié)合用于解決實(shí)際問(wèn)題。