Тестирование и отладка

Тестирование – процесс поиска ошибок работы программы, посредством проверки правильности результатов ее функционирования на наборах данных, характерных для рабочего состояния программы. Как правило, при тестировании известны исходные данные и правильный результат, который должна выдавать программа. Такие данные часто называются тестовыми последовательностями или просто тестами. Цель тестирования – подготовить как можно больше тестовых последовательностей и проверить работоспособность программы на них.

Отладка – точное определение местоположения ошибок в программе, причин и условий их возникновения, с целью последующего их устранения.

Трассировка (раскрутка) алгоритма – это процесс пошагового выполнения алгоритма с записью в таблицу значений переменных, значений условий, номеров последующего шага (блока) для выполнения и комментариев по выполнению. Трассировка позволяет в ручном режиме, на бумаге проверить работу алгоритма и при необходимости найти ошибки. Фактически трассировка в таком виде заменяет стандартного исполнителя алгоритма – ЭВМ на исполнителя-человека. Важно, чтобы исполнитель действовал исключительно по инструкциям алгоритма, а не «фантазировал», что-то придумывал или изменял по ходу выполнения алгоритма.

Пример 6. Проведем трассировку структурного алгоритма на основе цикла с постусловием, приведенного в примере 4 (табл.4).

Таблица 4.

Трассировка(раскрутка) алгоритма

№ п/п	№ шага	a	b	h	x	f	x>b	Примечание
1	0							Начало
2	1	1	2	0,2				Ввели в ячейки данные для a, b, h
3	2				1			Записываем в ячейку x := a=1
4	3, 3.1					–0,159		Начало цикла, вычисляем f:=sin 1 – 1
5	3.2							На экран выводzтся ячейки x = 1 и f = –0,159
6	3.3				1,2			x := x + h=1+0,2=1,2
7	3.4						Нет	Проверка условия окончания цикла 1,2>2
8	3.1					–0.209		Вычисляем f:=sin (1,2) – 1,2= –0,209
9	3.2							На экран выводится 1,2 и –0,209
10	3.3				1,4			x := x + h=1,2+0,2=1,4
11	3.4						Нет	Проверка условия окончания цикла 1,4>2
12	3.1					–0.475		Вычисляем f
13	3.2							На экран выводится 1,4 и –0,475
14	3.3				1,6			x := x + h=1,4+0,2=1,6
15	3.4						Нет	Проверка условия окончания цикла 1,6>2
16	3.1					–1.051		Вычисляем f
17	3.2							На экран выводится 1,6 и –1,051
18	3.3				1,8			x := x + h=1,6+0,2=1,8
19	3.4						Нет	Проверка условия окончания цикла 1,8>2
20	3.1					–1.898		Вычисляем f
21	3.2							На экран выводится 1,8 и –1,898
22	3.3				2,0			x := x + h=1,8+0,2=2,0
23	3.4						Нет	Проверка условия окончания цикла 2,0>2
24	3.1					–2.757		Вычисляем f
25	3.2							На экран выводится 2,0 и –2,757
26	3.3				2,2			x := x + h=2,0+0,2=2,2
27	3.4						Да	Проверка условия окончания цикла 2.2>2
28	4							Конец цикла, Конец работы алгоритма

Верификация – доказательство правильности программы. Проблема верификации программ все еще является открытой, и в настоящее время существуют методы, позволяющие доказывать правильность лишь небольших и однотипных алгоритмов. Для сложных и больших алгоритмов методов верификации, к сожалению, пока не придумано. Более того, существует такая аксиома: любая сложная программа содержит хотя бы одну ошибку. Такое утверждение основывается на том факте, что в любой сложной программе с наличием циклов и ветвлений существует бесконечное (или очень большое) количество путей, и проверить работоспособность каждого пути, как правило, не представляется возможным, а значит вероятность того, что на одном из таких путей возникнет ошибка, достаточно велика. Фактически большинство методов верификации программ пытаются строго математически обойти все пути алгоритма и доказать, что ни на одном из них нет ошибок. При отладке программы, программист делает то же самое, – он пытается пройти все возможные пути и проверить на них работоспособность программы, но только не теоретическими методами, а практическим способом, выбирая различные тестовые последовательности, что бы охватить как можно большее количество путей в программе. Ошибки возникают именно на том пути, где программист не проверил работоспособность алгоритма.

Поэтому, для более тщательного тестирования и отладки программы, план проведения испытаний работы программы должен быть составлен заранее и тестовые данные должны подбираться для проверки функций программы, а не разработанных алгоритмов. Т.е. тестовые примеры создаются на этапе проектирования программной системы, а не на этапе кодирования.

Можно выделить следующие виды тестирования:

• автономное (тестирование модулей программистами);

• комплексное (тестирование общих функций системы программистами);

• системное (оценочное) – тестирование, как правило, с участием заказчика.