Что такое тест и тестирование?

 

Как бы ни была тщательно отлажена программа, решающим этапом, устанавливающим ее пригодность для работы, является контроль программы по результатам ее выполнения на системе тестов.

Программу условно можно считать правильной, если её запуск для выбранной системы тестовых исходных данных во всех случаях дает правильные результаты.

Но, как справедливо указывал известный теоретик программирования Э. Дейкстра, тестирование может показать лишь наличие ошибок, но не их отсутствие. Нередки случаи, когда новые входные данные вызывают " отказ" или получение неверных результатов работы программы, которая считалась полностью отлаженной.

Для реализации метода тестов должны быть изготовлены или заранее известны эталонные результаты.

Вычислять эталонные результаты нужно обязательно до, а не после получения машинных результатов.

В противном случае имеется опасность невольной подгонки вычисляемых значений под желаемые, полученные ранее на машине.

Какими должны быть тестовые данные?

Тестовые данные должны обеспечить проверку всех возможных условий возникновения ошибок:

· должна быть испытана каждая ветвь алгоритма;

· очередной тестовый прогон должен контролировать нечто такое, что еще не было проверено на предыдущих прогонах;

· первый тест должен быть максимально прост, чтобы проверить, работает ли программа вообще;

· арифметические операции в тестах должны предельно упрощаться для уменьшения объема вычислений;

· количества элементов последовательностей, точность для итерационных вычислений, количество проходов цикла в тестовых примерах должны задаваться из соображений сокращения объема вычислений;

· минимизация вычислений не должна снижать надежности контроля;

· тестирование должно быть целенаправленным и систематизированным, так как случайный выбор исходных данных привел бы к трудностям в определении ручным способом ожидаемых результатов; кроме того, при случайном выборе тестовых данных могут оказаться непроверенными многие ситуации;

· усложнение тестовых данных должно происходить постепенно.

Пример. Система тестов для задачи нахождения корней квадратного уравнения ax² + bx + c = 0:

Номер теста	Проверяемый случай	Коэффициенты	Результаты
a	b	c
	d > 0			-2	x1 = 1, x2 = -2
	d = 0				Корни равны: x1 = -1, x2 = -1
	d < 0				Действительных корней нет
	a = 0, b = 0, c = 0				Все коэффициенты равны нулю. x — любое число
	a = 0, b = 0, c № 0				Неправильное уравнение
	a = 0, b № 0				Линейное уравнение; один корень: x = -0.5
	a № 0, b № 0, c = 0				x1 = 0, x2 = -0.5

Из каких этапов состоит процесс тестирования?

Процесс тестирования можно разделить на три этапа.

Проверка в нормальных условиях.
Предполагает тестирование на основе данных, которые характерны для реальных условий функционирования программы.

Проверка в экстремальных условиях.
Тестовые данные включают граничные значения области изменения входных переменных, которые должны восприниматься программой как правильные данные. Типичными примерами таких значений являются очень маленькие или очень большие числа и отсутствие данных.
Еще один тип экстрем аьных условий — это граничные объемы данных, когда массивы состоят из слишком малого или слишком большого числа элементов.

Проверка в исключительных ситуациях.
Проводится с использованием данных, значения которых лежат за пределами допустимой области изменений.

Известно, что все программы разрабатываются в расчете на обработку какого-то ограниченного набора данных. Поэтому важно получить ответ на следующие вопросы:

? Что произойдет, если программе, не расчитанной на обработку отрицательных и нулевых значений переменных, в результате какой-либо ошибки придется иметь дело как раз с такими данными?

? Как будет вести себя программа, работающая с массивами, если количество их элементов певысит величину, указанную в объявлении массива?

? Что произойдет, если числа будут слишком малыми или слишком большими?

Наихудшая ситуация складывается тогда, когда программа воспринимает неверные данные как правильные и выдает неверный, но правдоподобный результат.

Программа должна сама отвергать любые данные, которые она не в состоянии обрабатывать правильно.

Каковы характерные ошибки программирования?

Ошибки могут быть допущены на всех этапах решения задачи — от ее постановки до оформления. Разновидности ошибок и соответствующие примеры приведены в таблице:

Вид ошибки	Пример
Неправильная постановка задачи	Правильное решение неверно сформулированной задачи
Неверный алгоритм	Выбор алгоритма, приводящего к неточному или эффективному решению задачи
Ошибка анализа	Неполный учет ситуаций, которые могут возникнуть; логические ошибки
Семантические ошибки	Непонимание порядка выполнения оператора
Синтаксические ошибки	Нарушение правил, определяемых языком программирования
Ошибки при выполнении операций	Слишком большое число, деление на ноль, извлечение квадратного корня из отрицательного числа и т. п.
Ошибки в данных	Неудачное определение возможного диапазона изменения данных
Опечатки	Перепутаны близкие по написанию символы, например, цифра 1 и буквы I, l
Ошибки ввода-вывода	Неверное считывание входных данных, неверное задание форматов данных

Является ли отсутствие синтаксических ошибок свидетельством правильности программы?

Обычно синтаксические ошибки выявляются на этапе трансляции. Многие же другие ошибки транслятору выявить невозможно, так как транслятору неизвестны замыслы программиста.

Отсутствие сообщений машины о синтаксических ошибках является необходимым, но не достаточным условием, чтобы считать программу правильной.

Примеры синтаксических ошибок:

· пропуск знака пунктуации;

· несогласованность скобок;

· неправильное формирование оператора;

· неверное образование имен переменных;

· неверное написание служебных слов;

· отсутствие условий окончания цикла;

· отсутствие описания массива и т.п.

Какие ошибки не обнаруживаются транслятором?

Существует множество ошибок, которые транслятор выявить не в состоянии, если используемые в программе операторы сформированы верно.

Примеры таких ошибок.

Логические ошибки:

· неверное указание ветви алгоритма после проверки некоторого условия;

· неполный учет возможных условий;

· пропуск в программе одного или более блоков алгоритма.

Ошибки в циклах:

· неправильное указание начала цикла;

· неправильное указание условий окончания цикла;

· неправильное указание числа повторений цикла;

· бесконечный цикл.

Ошибки ввода-вывода; ошибки при работе с данными:

· неправильное задание тип данных;

· организация считывания меньшего или большего объёма даных, чем требуется;

· неправильное редактирование данных.

Ошибки в использов нии переменных:

· использование переменных без указания их начальных значений;

· ошибочное указание одной переменной вместо другой.

Ошибки при работе с массивами:

· массивы предварительно не обнулены;

· массивы неправильно описаны;

· индексы следуют в неправильном порядке.

Ошибки арифметических операций:

· неверное указание типа переменной (например, целочисленного вместо вещественного);

· неверное определение порядка действий;

· деление на нуль;

· извлечение квадратного корня из отрицательного числа;

· потеря значащих разрядов числа.

Эти ошибки обнаруживаются с помощью тестирования.

В чем заключается сопровождение программы?

Сопровождение программ — это работы, связанные с обслуживанием программ в процессе их эксплуатации.

Многократное использование разработанной программы для решения различных задач заданного класса требует проведения дополнительных работ, связанных с доработками программы для решения конкретных задач, проведения дополнительных тестовых просчетов и т.п.

Программа, предназначеная для длительной эксплуатации, должна иметь соответствующую документацию и инструкцию по её использованию.

Вопросы для самоконтроля

8.1. Какие основные этапы включает в себя решение задач на компьютере?

8.2. Какие этапы компьютерного решения задач осуществляются без участия компьютера?

8.3. Что называют математической моделью объекта или явления?

8.4. Почему невозможно точное исследование поведения объектов или явлений?

8.5. Какие способы моделирования осуществляются с помощью компьютера?

8.6. Из каких последовательных действий состоит процесс разработки программы?

8.7. Доказывает ли получение правдоподобного результата правильность программы?

8.8. Какие ошибки могут остаться невыявленными, если не провести проверку (просмотр, прокрутку) программы?

8.9. Чем тестирование программы отличается от её отладки?

8.10. Каким образом программа-отладчик помогает исследовать поведение программы в процессе её выполнения?

8.11. Как следует планировать процесс отладки программы?

8.12. Можно ли с помощью тестирования доказать правильность программы?

8.13. На какой стадии работы над программой вычисляются эталонные результаты тестов?

8.14. Назовите основные этапы процесса тестирования.

8.15. В чём заключается отличие синта ксических ошибок от семантических?

8.16. О чём свидетельствует отсутствие сообщений машины о синтаксических ошибках?

8.17. Какие разновидности ошибок транслятор не в состоянии обнаружить?

8.18. Для чего программам требуется сопровождение?

 

Упражнения

Составьте системы тестов для решения следующих задач:

8.1. Найти наибольший общий делитель двух заданных целых чисел.

8.2. Найти наименьшее общее кратное двух заданных целых чисел.

8.3. Определить, является ли заданное число нечетным двузначным числом.

8.4. Заданы площади квадрата и круга. Определить, поместится ли квадрат в круге.

8.5. Решить биквадратное уравнение.

8.6. Найти среднее арифметическое положительных элементов заданного одномерного массива.

8.7. Элементы заданного одномерного массива разделить на его первый элемент.

8.8. Определить, лежит ли заданная точка на одной из сторон треугольника, заданного координатами своих вершин.

8.9. Определить, имеют ли общие точки две плоские фигуры — треугольник с заданными координатами его вершин и круг заданного радиуса c центром в начале координат.

8.10. Задано целое А > 1. Найти наименьшее целое неотрицательное k, при котором 2^k > А.

8.11. Дана последовательность целых чисел. Определить, со скольких чётных чисел она начинается.

8.12. В заданном двумерном массиве найти количество строк, не содержащих нули.

8.13. Определить, сколько строк заданного двумерного массива содержат элементы из заданного диапазона.

8.14. Преобразовать число, заданное в римской системе счисления, в число десятичной системы.

⇐ Предыдущая123

Поделиться: