正交分析法设计理论及实践

一、理念介绍

在黑盒用例设计方法中有一个大家耳熟能详的正交分析法，却鲜有人知 “Pairwise”设计理念。

设想一种常见的场景，工期很紧的项目，原定的测试时间被“无理”地压缩之后，如何能用极少的时间去保证更高的质量呢？

举个例子，如果让你测试一下word字体效果，你会整理出多少个用例呢？

答案很简单是2的七次方=128个用例，但当工期特别紧的时候（128个用例执行不完）你又会从中选取哪些用例来执行呢？

“Pairwise”（官网: http://www.pairwise.org/）是行之有效的一个思路或者是强有力的理论基础。它是L. L. Thurstone(29 May1887 – 30 September 1955)在1927年首先提出来的。他是美国的一位心理统计学家。Pairwise也正是基于数学统计和对传统的正交分析法进行优化后得到的产物。

Pairwise基于如下2个假设：

（1）每一个维度都是正交的，即每一个维度互相都没有交集。

（2）根据数学统计分析，73%的缺陷（单因子是35%，双因子是38%）是由单因子或2个因子相互作用产生的。19%的缺陷是由3个因子相互作用产生的。

因此，pairwise基于覆盖所有2因子的交互作用产生的用例集合性价比最高而产生的。

举例来说明：当因子A为a1、B为b1时，接下来不可出现A为a1、B为b1 或者是 B为b1、A为a1（为什么会倒过来描述，可以思考一下）。

当然，在现实中会是有各种约束条件的，所以会出现IF … Then…，或者是在同一场景下，因子A、B、C之间的组合是可以精简的，而因子D、E、F、G却是需要全组合（在Pairwise中的术语称谓“阶”）。一个个完全依靠人工来进行输出太麻烦，各大contributor贡献出自己的开源工具，这里挑一个大公司的（微软）给大家介绍一下，工具名PICT。

工具下载地址：https://github.com/Microsoft/pict

最新的版本支持多平台（linux、mac、windows），需要自行编译。

二、PICT工具使用

1）先准备一个文本文件abc.txt，内容如下：

直接运行pict abc.txt即可得到pairwise之后的结果：

如果需要全组合情况，则可以在命令行参数中指定/o:3，其中3是因子的个数，（/o的默认值是2，此参数为上面所述的“阶”）如：

2）在文本中指定因子的组合情况，

直接运行pict abc.txt 即可得到全组合的

3）因子判断结构：

输出的结果：（满足了当A为a1时，B不等于b2，C 不等于c3）

三、案例实践

以“星火钱包——开户管理”的 “查询” 功能测试为例来详细介绍一下PICT工具的使用思路和过程。

查询因子有：“星火用户ID”、“开户状态”、“开户渠道”、“开户时间”，其中每个因子的限制如下：

• 星火用户ID：不限制输入的内容
• 开户状态：请选择（默认）、开户成功、开户失败
• 开户渠道：请选择（默认）、开户成功、开户失败
• 开户时间：选择时间区间范围（前端页面的限制：填写其一，另外一个值会自动填充相同的时间，结束日期>=开始日期）（先不考虑后台接口的限制）。

每个因子需要考虑值的范围为：

星火用户ID：空（默认）、非数字、120988476548、120988476900

（假设120988476548是可以查询出结果的，120988476900是查询不出结果的）

开户状态：请选择（默认）、开户成功、开户失败

开户渠道：请选择（默认）、PC、wap、app

开户开始时间：空（默认）、20150101、20160101、20170101

开户结束时间：空（默认）、20150101、20150301、20160201、20160301、20171101

“星火用户ID”、“开户状态”、“开户渠道”这三个因子，比较好整理，如图所示，直接按照上面的内容直接填写至文件中即可：

而“开户开始时间”“开户结束时间”有依赖性，所以，需要特殊处理，我们将它们之间的依赖“翻译”成PICT所能理解的方式：

1）“填写其一，另外一个值会自动填充相同的时间”

换句话说，“开户开始时间”“开户结束时间”只能同时为空。

“翻译”：

IF [开户开始时间] = "空" THEN [开户结束时间]= "空";

IF [开户结束时间] = "空" THEN [开户开始时间]= "空";

（ 当然，你也可以这样写： IF [开户开始时间] NOT IN {"20150101","20160101","20170101"} THEN [开户结束时间]= "空"; IF [开户结束时间] NOT IN {"20150101","20150301","20160201","20160301","20171101"} THEN [开户开始时间]= "空"; ） 

2）“结束日期>=开始日期”

“翻译”：

IF [开户开始时间] <> "空" AND [开户结束时间] <> "空" THEN [开户开始时间] <= [开户结束时间];

准备好全部的“翻译”结果，如图所示：

我们先看一下“全组合”的用例总数为多少？答案481条，如图所示：

使用Pairwise思想，整理出的用例数量仅为30条，如图所示：

用例的详细内容如下：（每行即每条用例）

星火用户ID	开户状态	开户渠道	开户开始时间	开户结束时间
120988476900	请选择	请选择	空	空
120988476548	开户失败	PC	20150101	20171101
非数字	开户失败	wap	空	空
120988476900	开户成功	app	20150101	20150301
空	请选择	pc	20160101	20160301
120988476548	开户失败	app	20160101	20160301
空	开户成功	wap	20170101	20171101
空	开户失败	请选择	20150101	20150301
非数字	开户成功	pc	20150101	20150101
空	请选择	wap	20150101	20150101
非数字	开户成功	请选择	20160101	20171101
非数字	请选择	app	20150101	20160301
120988476548	开户成功	app	空	空
120988476548	请选择	app	20160101	20160201
120988476900	开户失败	wap	20160101	20160201
120988476548	开户成功	wap	20150101	20160301
非数字	开户成功	请选择	20150101	20160201
空	开户成功	pc	空	空
120988476900	请选择	app	20170101	20171101
120988476900	开户失败	请选择	20150101	20150101
空	请选择	app	20150101	20160201
120988476548	开户失败	app	20150101	20150101
120988476900	开户成功	请选择	20150101	20160301
120988476900	请选择	pc	20150101	20150301
120988476548	开户失败	请选择	20170101	20171101
120988476548	开户失败	wap	20150101	20150301
空	请选择	pc	20150101	20160201
非数字	请选择	请选择	20150101	20150301
非数字	开户成功	pc	20170101	20171101

四、总结

Pairwise是一种有效的测试用例生成技术，通过对测试变量的所有维度及值的组合，避免穷举测试所有维度的所有值及其组合来减少测试用例量。

遥想当年，Cohen等人应用Pairwise测试技术对Unix中的“Sort”命令进行了测试，测试结果表明覆盖率高达90%以上。

对于当今迭代开发测试如此高效率的时代，更需要将这种测试方法，并将其应用于测试当中。

作者：宋金刚

来源：宜信技术学院