8.5. Для чего нужны отладка и тестирование? 8.6. В чем заключается отладка? 8.7. Что такое тест и тестирование? 8.8. Какими должны быть тестовые данные? 8.9. Из каких этапов состоит процесс тестирования?

8.5. Для чего нужны отладка и тестирование?

Отладка программы - это процесс поиска и устранения ошибок в программе, производимый по результатам её прогона на компьютере.
Тестирование - это испытание, проверка правильности работы программы в целом, либо её составных частей.

Отладка и тестирование (англ. test - испытание) - это два четко различимых и непохожих друг на друга этапа:

  •  
    • при отладке происходит локализация и устранение синтаксических ошибок и явных ошибок кодирования;
    • в процессе же тестирования проверяется работоспособность программы, не содержащей явных ошибок.
Тестирование устанавливает факт наличия ошибок, а отладка выясняет ее причину.

Английский термин debugging ("отладка") буквально означает "вылавливание жучков". Термин появился в 1945 г., когда один из первых компьютеров - "Марк-1" прекратил работу из-за того, что в его электрические цепи попал мотылек и заблокировал своими останками одно из тысяч реле машины.

8.6. В чем заключается отладка?
В современных программных системах (Turbo Basic, Turbo Pascal, Turbo C и др.) отладка осуществляется часто с использованием специальных программных средств, называемых отладчиками. Эти средства позволяют исследовать внутреннее поведение программы.

Программа-отладчик обычно обеспечивает следующие возможности:

  •  
    • пошаговое исполнение программы с остановкой после каждой команды (оператора);
    • просмотр текущего значения любой переменной или нахождение значения любого выражения, в том числе, с использованием стандартных функций; при необходимости можно установить новое значение переменной;
    • установку в программе "контрольных точек", т.е. точек, в которых программа временно прекращает свое выполнение, так что можно оценить промежуточные результаты, и др.

При отладке программ важно помнить следующее:

  •  
    • в начале процесса отладки надо использовать простые тестовые данные;
    • возникающие затруднения следует четко разделять и устранять строго поочередно;
    • не нужно считать причиной ошибок машину, так как современные машины и трансляторы обладают чрезвычайно высокой надежностью.

8.7. 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.

8.8. 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
1 d > 0 1 1 -2 x1 = 1,   x2 = -2
2 d = 0 1 2 1 Корни равны: x1 = -1,   x2 = -1
3 d < 0 2 1 2 Действительных корней нет
4 a = 0, b = 0, c = 0 0 0 0 Все коэффициенты равны нулю. x - любое число
5 a = 0, b = 0, c № 0 0 0 2 Неправильное уравнение
6 a = 0, b № 0 0 2 1 Линейное уравнение; один корень: x = -0.5
7 a № 0, b № 0, c = 0 2 1 0 x1 = 0,   x2 = -0.5


8.9. Из каких этапов состоит процесс тестирования?
    Процесс тестирования можно разделить на три этапа.

1Проверка в нормальных условиях.
Предполагает тестирование на основе данных, которые характерны для реальных условий функционирования программы.

2Проверка 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.

3Проверка 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.

Другие записи

10.06.2016. 8.10. Каковы характерные ошибки программирования? 8.11. Является ли отсутствие синтаксических ошибок свидетельством правильности программы? 8.12. Какие ошибки не обнаруживаются транслятором? 8.13. В чем заключается сопровождение программы?
8.10. Каковы характерные ошибки программирования? Ошибки могут быть допущены на всех этапах решения задачи - от ее постановки до оформления. Разновидности ошибок и соответствующие примеры приведены…