正交分析法設計理論及實踐

一、理念介紹

在黑盒用例設計方法中有一個大家耳熟能詳的正交分析法，卻鮮有人知 “Pairwise”設計理念。

設想一種常見的場景，工期很緊的專案，原定的測試時間被“無理”地壓縮之後，如何能用極少的時間去保證更高的質量呢？

舉個例子，如果讓你測試一下word字型效果，你會整理出多少個用例呢？

答案很簡單是2的七次方=128個用例，但當工期特別緊的時候（128個用例執行不完）你又會從中選取哪些用例來執行呢？

“Pairwise”（官網: ）是行之有效的一個思路或者是強有力的理論基礎。它是L. L. Thurstone(29 May1887 – 30 September 1955)在1927年首先提出來的。他是美國的一位心理統計學家。Pairwise也正是基於數學統計和對傳統的正交分析法進行最佳化後得到的產物。

Pairwise基於如下2個假設：

（1）每一個維度都是正交的，即每一個維度互相都沒有交集。

（2）根據數學統計分析，73%的缺陷（單因子是35%，雙因子是38%）是由單因子或2個因子相互作用產生的。19%的缺陷是由3個因子相互作用產生的。

因此，pairwise基於覆蓋所有2因子的互動作用產生的用例集合價效比最高而產生的。

舉例來說明：當因子A為a1、B為b1時，接下來不可出現A為a1、B為b1 或者是 B為b1、A為a1（為什麼會倒過來描述，可以思考一下）。

當然，在現實中會是有各種約束條件的，所以會出現IF … Then…，或者是在同一場景下，因子A、B、C之間的組合是可以精簡的，而因子D、E、F、G卻是需要全組合（在Pairwise中的術語稱謂“階”）。一個個完全依靠人工來進行輸出太麻煩，各大contributor貢獻出自己的開源工具，這裡挑一個大公司的（微軟）給大家介紹一下，工具名PICT。

工具下載地址：

最新的版本支援多平臺（linux、mac、windows），需要自行編譯。

二、PICT工具使用

1）先準備一個文字檔案abc.txt，內容如下：

直接執行pict abc.txt即可得到pairwise之後的結果：

如果需要全組合情況，則可以在命令列引數中指定/o:3，其中3是因子的個數，（/o的預設值是2，此引數為上面所述的“階”）如：  

2）在文字中指定因子的組合情況，

直接執行pict abc.txt 即可得到全組合的

3）因子判斷結構：

輸出的結果：（滿足了當A為a1時，B不等於b2，C 不等於c3）

三、案例實踐

以“星火錢包——開 戶管理”的 “查詢” 功能測試為例來詳細介紹一下PICT工具的使用思路和過程。  

查詢因子有：“星火使用者ID”、“開 戶狀態”、“開 戶渠道”、“開 戶時間”，其中每個因子的限制如下：

• 星火使用者ID：不限制輸入的內容
• 開 戶狀態：請選擇（預設）、開 戶成功、開 戶失敗
• 開 戶渠道：請選擇（預設）、開 戶成功、開 戶失敗
• 開 戶時間：選擇時間區間範圍（前端頁面的限制：填寫其一，另外一個值會自動填充相同的時間，結束日期>=開始日期）（先不考慮後臺介面的限制）。

每個因子需要考慮值的範圍為：

星火使用者ID：空（預設）、非數字、120988476548、120988476900

（假設120988476548是可以查詢出結果的，120988476900是查詢不出結果的）

開 戶狀態：請選擇（預設）、開 戶成功、開 戶失敗

開 戶渠道：請選擇（預設）、PC、wap、app

開 戶開始時間：空（預設）、20150101、20160101、20170101

開 戶結束時間：空（預設）、20150101、20150301、20160201、20160301、20171101

“星火使用者ID”、“開 戶狀態”、“開 戶渠道”這三個因子，比較好整理，如圖所示，直接按照上面的內容直接填寫至檔案中即可：

而“開 戶開始時間”“開 戶結束時間”有依賴性，所以，需要特殊處理，我們將它們之間的依賴“翻譯”成PICT所能理解的方式：

1）“填寫其一，另外一個值會自動填充相同的時間”

換句話說，“開 戶開始時間”“開 戶結束時間”只能同時為空。

“翻譯”：

IF [開 戶開始時間] = "空" THEN [開 戶結束時間]= "空";

IF [開 戶結束時間] = "空" THEN [開 戶開始時間]= "空";

（
當然，你也可以這樣寫：
IF [開 戶開始時間] NOT IN {"20150101","20160101","20170101"} THEN [開 戶結束時間]= "空";
IF [開 戶結束時間] NOT IN {"20150101","20150301","20160201","20160301","20171101"} THEN [開 戶開始時間]= "空";
）

2）“結束日期>=開始日期”

“翻譯”：

IF [開 戶開始時間] <> "空" AND [開 戶結束時間] <> "空" THEN [開 戶開始時間] <= [開 戶結束時間];

準備好全部的“翻譯”結果，如圖所示：

我們先看一下“全組合”的用例總數為多少？答案481條，如圖所示：

使用Pairwise思想，整理出的用例數量僅為30條，如圖所示：

用例的詳細內容如下：（每行即每條用例）

四、總結

Pairwise是一種有效的測試用例生成技術，透過對測試變數的所有維度及值的組合，避免窮舉測試所有維度的所有值及其組合來減少測試用例量。

遙想當年，Cohen等人應用Pairwise測試技術對Unix中的“Sort”命令進行了測試，測試結果表明覆蓋率高達90%以上。

對於當今迭代開發測試如此高效率的時代，更需要將這種測試方法，並將其應用於測試當中。

作者：宋金剛

來源：宜信技術學院