Реферат: Программа сложной структуры с использованием меню

Реферат: Программа сложной структуры с использованием меню

ВИДЫ КОНТРОЛЯ ПРОГРАММ

Программный комплекс - это совокупность программных модулей, предназначенных для

решения одной задачи исоставляющих одно целое.

Основными разновидностями контроля программного обеспечения являются визуальный,

статический и динамический.

Визуальный контроль - это проверка программ “ за столом “ , без использования

компьютера. На первомэтапе визуального контроля осуществляется  чтение

программы, причем особое внимание уделяется следующим ееэлементам:

комментариям и их соответствию тексту программы ;

условиям в операторах условного выбора ( IF, CASE ) и цикла;

сложным логическим выражениям; 

возможности незавершения итерационных циклов   ( WHILE, REPEAT, LOOP ).

Второй этап визуального контроля - сквозной контроль программы

( ее ручная прокрутка на нескольких заранее подобранных простых тестах).

Распространенное мнение , что более выгодным являетсяперекладывание большей

части работы по контролю программных средств на компьютере, ошибочно. Основной

довод в пользу этого таков : при работе накомпьютере главным образом

совершенствуются навыки в использовании клавиатуры, в то время как

программистская квалификация преобретается прежде всего застолом.

Статический контроль- это проверка программы по ее тексту   (без

выполнения) спомощью инструментальных средств. Наиболее известной формой

статического контроля является синтаксический контроль программы с помощью

компилятора , прикотором проверяется соответствие текста программы

синтаксическим правилам языка программирования.

Сообщения компилятора обычно делятся на несколько групп в зависимости от уровня

тяжести нарушения синтаксиса языкапрограммирования :

- информационные сообщения и предупреждения , при обнаружении

которыхкомпилятор, как правило, строит корректный объектный код и дальнейшая

работа с программой (компоновка, выполнение) возможна (тем не менее сообщения

этойгруппы также должны тщательно анализироваться, так как их появление также

может свидетельствовать об ошибке в программе - например, из-за неверного

пониманиясинтаксиса языка);

- сообщения об ошибках, при обнаружении которых компилятор

пытается их исправить и строит объектный код, ноего корректность маловероятна и

дальнейшая работа с ним скорее всего не возможна;

     

    3

-  сообщения о серьезных ошибках , при наличии которых 

построенный компилятором объектный код заведомо некорректени его дальнейшее

использование невозможно;

- сообщения об ошибках , обнаружение которых привело к

прекращениюсинтаксического контроля и построения объектного кода .

Однако, практически любой компилятор пропускает некоторые виды синтаксических

ошибок. Место обнаружения ошибки может находитьсядалеко по тексту программы от

места истинной ошибки, а текст сообщения компилятора может не указывать на

истинную причину ошибки. Одна синтаксическаяошибка может повлечь за собой

генерацию компилятором нескольких сообщений об ошибках (например, ошибка в

описании переменной приводит к появлению сообщенияоб ошибке в каждом операторе

программы, использующем эту переменную).

Второй формой синтаксического контроля может быть контроль структурированности

программ, то есть проверка выполнениясоглашений и ограничений структурного

программирования. Примером подобной проверки может быть выявление в тексте

программы ситуаций, когда циклобразуется с помощью оператора безусловного

перехода (использования оператора GOTO для перехода вверх по тексту программы ).

Для проведения контроляструктурированности могут быть созданы специальные

инструментальные средства, а при их отсутствии эта форма статического контроля

может совмещаться свизуальным контролем .

Третья форма статического контроля - контроль правдоподобия программы, то есть

выявление в ее тексте конструкций, которые хотя исинтаксически корректны, но

скорее всего содержат ошибку или свидетельствуют о ней. Основные

неправдоподобные ситуации :

- использование в программе неинициализированных переменных (то

естьпеременных, не получивших начального значения) ;

- наличие в программе описаний элементов, переменных, процедур,

меток,файлов,  в дальнейшем не используемых в ее тексте;

- наличие в тексте программы фрагментов, никогда не

выполняющихся;

- наличие в тексте программы переменных, ни разу не используемых

длячтения после присваивая им значений;

- наличие в тексте программы заведомо бесконечных циклов ;

Даже если присутствие в тексте программы неправдоподобных конструкций не

приводит к ее неправильной работе, исправлениеэтого фрагмента повысит ясность и

эффективность программы, т. е. благотворно скажется на еекачестве.

Для возможности проведения контроля правдоподобия в полном объеме также должны

быть созданы специальные инструментальныесредства, хотя ряд возможностей по

контролю правдоподобия имеется в существующих  отладочных и обычныхкомпиляторах.

   4

Следует отметить, что создание инструментальных средств контроля

структурированности и правдоподобия программ может бытьсущественно

упрощено при применении следующих принципов:

  1) проведение этих дополнительных форм статического контроля

после завершения компиляции и только для синтаксическикорректных программ ;

 2) максимальное использование результатов компиляции программы

и, вчастности, информации, включаемой в листинг компилятора;

  

3) вместо полного синтаксического разбора текста проверяемой

программыпостроение для нее списка идентификаторов и списка операторов с

указанием всех их необходимых признаков.

При отсутствии инструментальных средств контроля правдоподобия эта фаза

статического контроля также может объединяться свизуальным контролем.

Четвертой формой статического контроля программ является их верификация, то есть

аналитическое доказательство их корректности.

В интуитивном смысле под корректностью понимают свойства программы,

свидетельствующие об отсутствии в ней ошибок, допущенныхразработчиком на

различных этапах проектирования ( спецификации, проектирование алгоритма и

структур данных, кодирование ). Корректность самой программы поотношению к

целям, поставленным перед ее разработкой ( то есть это относительное свойство ).

Отличие понятия корректности и надежности программ в следующем  :

надежность характеризует как программу, так и ее “окружение” (

качествоаппаратуры, квалификацию пользователя и т.п. );

говоря о надежности программы, обычно допускают определенную,

хотя ималую, долю ошибок в ней и оценивают вероятность их появления.

 Надежность можно представить совокупностью следующих характеристик :

1) целостность программного средства (способность его к защите

ототказов);

2) живучесть (способность к входному контролю данных и их

проверки входе работы) ;

3) завершенность (бездеффектность готового программного

средства,характеристика качества его тестирования);

4) работоспособность (способность программного средства к

восстановлению своих возможностей полесбоев).

Очевидно, что не всякая синтаксически правильная программа является корректной в

указанном выше смысле, т. е. корректностьхарактеризует семантические свойства

программ.

 5

 С учетом специфики появления ошибок в программах можно выделить две стороны

понятиякорректности :

1) корректность как точное соответствие целям разработки

программы(которые отражены в спецификации) при условии ее завершения или

частичная корректность ;

2) завершение программы , то есть достижение программой в

процессе еевыполнения своей конечной точки.  

В зависимости от выполнения или невыполнения каждого из двух названных свойств

программы различают шесть задач анализакорректности :

1) доказательство частичной корректности ;

2) доказательство частичной некорректности ;

3) доказательство  завершения программы ;

4) доказательство  незавершения программы ;

     5) доказательство  тотальной (полной ) корректности (то есть

одновременное решение первой и третьей задач);

6) доказательство  некорректности (решение второй или четвертой задачи).

Методы  доказательства частичной корректности программ как правило опираются

нааксиоматический подход к формализации семантики языков программирования. В

настоящее время известны аксиоматические семантики Паскаля, подмножества ПЛ/1

инекоторых других языков.

Аксиоматическая семантика языка программирования представляет собой совокупность

 аксиоми правил вывода. С помощью аксиом задается семантика   простых операторов

языка (присваивания, ввода - вывода, вызовапроцедур). С помощью правил вывода

описывается семантика составных операторов или управляющих структур

(последовательности, условного выбора, циклов). Средиэтих правил вывода  надо

отметить правило вывода для операторов цикла так как оно требует знания

инварианта цикла(формулы, истинности которой не изменяется при любом прохождении

цикла).

Построение инварианта для оператора цикла по его тексту является алгоритмически

не разрешимой задачи, поэтому для описаниясемантики циклов требуется своего рода

”подсказка” от разработчика программы.

Наиболее известным из методов доказательства частичной корректности программ

является метод индуктивных утвержденийпредложенный Флойдом и усовершенствованный

Хоаром. Метод состоит из трех этапов.

Первый этап - получение аннотированной программы. На этом этапе для

синтаксически правильной программы должны быть заданыутверждения на языке логики

предикатов первого порядка :

 6

входной предикат ;

выходной предикат ;

по одному утверждению для каждого цикла (эти утверждения

задаются для входной точки цикла и должныхарактеризовать семантику вычислений в

цикле).

Доказательство неистинности условий корректности свидетельствует о

неправильности программы, или ее спецификации, или программыи спецификации.

Несмотря на достаточную сложность процесса верификации программы и на то, что

даже успешно завершенная верификация не даетгарантий качества программы ( т.к.

ошибка может содержаться и в верификации ), применение методов аналитического

доказательства правильности очень полезно дляуточнения смысла разрабатываемой

программы, а знание этих методов благотворно сказывается на квалификации

программиста.

Наконец, динамический контроль программы - это проверка правильности программы

при ее выполнении на компьютере, т.е.тестирование.

   ЦЕЛИ , ПРИНЦИПЫ  И  ЭТАПЫ  ТЕСТИРОВАНИЯ .

Каждому программисту известно, сколько времени и сил уходит на отладку и

тестирование программ. Наэтот этап приходится около 50% общей стоимости

разработки программного обеспечения.

Но не каждый из разработчиков программных средств может верно определить цель

тестирования.Нередко можно услышать, что тестирование - это процесс выполнения

программы с целью обнаружения в ней ошибок. Но эта цель недостижима : ни какое

самоетщательное тестирование не дает гарантии, что программа не содержит ошибок.

Другое определение тестирования ( у Г. Майерса )   тестирование - это процесс

выполнения программы с целью обнаружения вней ошибок. Такое определение цели

стимулирует поиск ошибок в программах. Отсюда также ясно, что “удачным” тестом

является такой, на котором выполнениепрограммы завершилось с ошибкой. Напротив,

“неудачным можно назвать тест, не позволивший выявить ошибку в программе.

Определение  Г. Майерса указывает на объективную трудность тестирования : это

деструктивный ( т.е. обратный созидательному )процесс. Поскольку

программирование - процесс конструктивный, ясно, что большинству разработчиков

программных средств сложно  “переключиться” при тестировании созданной ими

продукции.

 

 7

У Майерса сформулированы также основные принципы организации тестирования :

    1) необходимой частью каждого теста должно являться описание

ожидаемых результатов работы программы, чтобыможно было быстро выяснить наличие

или отсутствие ошибки в ней ;

    2) следует  по  возможности  избегать  тестирования программы ее

автором, т.к.кроме уже указанной объективной сложности тестирования для

программистов здесь присутствует и тот фактор, что обнаружение недостатков в

своей деятельностипротиворечит человеческой психологии ( однако отладка

программы эффективнее всего выполняется именно автором программы ) ;

  3) по  тем  же  соображениям  организация - разработчик

программногообеспечения не должна “единолично ” его тестировать ( должны

существовать организации, специализирующиеся на тестировании программных средств

) ;

  4) должны являться правилом доскональное изучение результатов

каждого теста, чтобы не пропуститьмалозаметную на поверхностный взгляд ошибку в

программе ;

   5)  необходимо тщательно подбирать тест не только для

правильных ( предусмотренных ) входных данных, но и для

неправильных(непредусмотренных) ;

   6) при анализе результатов кождого теста необходимо

проверять, не делает ли программа того, что она недолжна делать ; 

      7) следует сохранять использованные тесты (для повышения

эффективности повторного тестированияпрограммы после ее модификации или

установки у заказчика) ;

    8) тестирования не должно планироваться исходя из

предположения, что в программе не будутобнаружены ошибки (в частности, следует

выделять для тестирования достаточные временные и материальные ресурсы) ;

9) следует учитывать так называемый “принцип скопления

ошибок” : вероятность наличия не обнаруженныхошибок в некоторой части программы

прямо пропорциональна  числу ошибок, уже обнаруженных в этой части;

     10) следует всегда помнить , что тестирование -

творческий процесс, а не относиться к немукак к рутинному занятию.

Существует два основных вида тестирования : функциональное и структурное. При

функциональномтестировании программа рассматривается как “черный ящик” (то есть

ее текст не используется). Происходит проверка соответствия поведения программы

ее внешнейспецификации. Возможно ли при этом полное тестирование программы ?

Очевидно , что критерием полнотытестирования в этом случае являлся бы перебор

всех возможных значений входных данных, что невыполнимо .

8

Поскольку исчерпывающее функциональное тестирование невозможно, речь может идти

о разработки методов,позволяющих подбирать тесты не “вслепую”, а с большой

вероятностью обнаружения ошибок в программе.

При структурном тестировании программа рассматривается  как “белый ящик” (т.е.

ее текст открыт для пользования ).Происходит проверка логики программы. Полным

тестированием в этом случае будет такое, которое приведет к перебору всех

возможных путей на графе передачуправления программы (ее управляющем графе).

Даже для средних по сложности программ числом таких путей может достигать

десятков тысяч. Если ограничитьсяперебором только линейных не зависимых путей,

то и в этом случае исчерпывающее структурное тестирование практически

невозможно, т. к. неясно, как подбиратьтесты , чтобы обеспечить “покрытие” всех

таких путей. Поэтому при структурном тестировании необходимо использовать другие

критерии его полноты, позволяющиедостаточно просто контролировать их выполнение,

но не дающие гарантии полной проверки логики программы.

Но даже если предположить, что удалось достичь полного структурного

тестированиянекоторой программы, в ней тем не менее могут содержаться ошибки,

т.к.

   1) программа может не соответствовать своей внешней

Страницы: 1, 2