Методологические основы

зон реальной вероятности ошибки, допускаемой квалифицированным программистом первично в каждой дуге графа программы. Эксперимен­тально установлено, что для слабо структурированных программ число ошибок, выявляемых в процессе тестирования программных модулей, со­ставляет около одного процента числа строк текста этих модулей. Для программ обработки информации и управления число условных перехо­дов составляет около 10% числа строк в программе, т.е. ветвление в про­грамме происходит в среднем после исполнения 10 строк текста линейных участков. Следовдтельно, порядка 10% линейных участков (или дуг в гра­фе) программных модулей могут содержать первоначально ошибки перед тестированием, что соответствует вероятности 0,1.

Использование правил структурного программирования, специфика­ций требований на модули и группы программ, а также современной тех­нологии программирования позволяет снизить первичную вероятность ошибок приблизительно на порядок, т.е. до уровня q_tJ ~ 0,01. Поэтому оценивание стратегий тестирования и достигаемой при этом корректности целесообразно проводить в диапазоне q_tJ = 0,1—0,01, соответствующем практически наихудшим и наилучшим значениям вероятностей ошибок в дуге до тестирования.

Для простейших оценок можно предположить, что все дуги в графе программы имеют одинаковую длину и эквивалентны по вероятности по­явления в них ошибок, т.е. q_tJ = const в начале тестирования модуля. В действительности дуги графов реальных программ содержат различные типы операторов, которые в разной степени подвержены искажени­ям и ошибкам. Операторы в программе различаются по своей сложности и соответственно по вероятности искажения их программистами в процес­се создания программ. В зависимости от типа оператора, в котором допу­щена первичная ошибка, различаются последствия проявления искажений (вторичные ошибки).

Планирование тестирования структуры программных модулей и оце­нивание их корректности в значительной степени может быть автоматизи­ровано. Если фиксировать маршруты, по которым уже выполнено тести­рование, то можно автоматически исключать их из информирования и выдавать на регистрацию тестировщикам только группу маршрутов, под­лежащих первоочередной проверке. Эти же данные могут использоваться для автоматического расчета полноты проведенной проверки и для оцени­вания достигнутой структурной корректности программы по каждо­му из критериев выбора маршрутов.

Рассмотренный анализ структурной корректности программ в преде­лах модуля может быть распространен на группы взаимодействующих модулей. В этом случае каждый модуль следует рассматривать как закры­тую структуру, характеризующуюся ранее оцененной структурной кор­ректностью. В графе группы взаимодействующих модулей может быть выделена совокупность маршрутов исполнения этой группы и проконтро­лирована полнота их тестирования. Последовательно укрупняя выделяе­мые группы таких модулей снизу вверх, можно упорядоченно их тестиро­вать и оценивать достигнутую структурную корректность групп программ и ПС в целом.

4. 
   Тестирование обработки потоков данных
   программными компонентами
   

• 
  Функционирование любой программы можно рассматривать как об­работку потока данных, передаваемых от входа в программу к ее выхо­ду (см. п. 13.1). Входные данные последовательно используются для опре­деления ряда промежуточных результатов вплоть до получения необходи­мого набора выходных данных. Задача тестирования и анализа потока данных состоит в установлении корректности их обработки и в выявлении ошибок в тестируемой программе. Эта задача может решаться статичес­ки — без исполнения программы (анализом по ее тексту) и динамически — путем реального исполнения программы на ЭВМ в машинных кодах при различных исходных данных.
  
• 
  Наборы действий по преобразованию исходных данных в выходные могут быть формализованы диаграммами потоков данных (DFD — Data Flow Diagrams). Для этого применяется система графических элементов, содержащих квадратики с описаниями сущностей и номерами, а также соединяющие их стрелки процессов:
  

• 
  внешние сущности — объекты, являющиеся источниками или по­требителями информации, идентифицируемые их содержанием и номерами;
  
• 
  процессы, перемещающие объекты от одного действия к другому, преобразующие исходные данные в результирующие;
  
• 
  накопители объектов или данных, где временно они размещаются на хранение;
  
• 
  потоки данных — информация, передаваемая от источника к по­требителю.
  

• 
  Для построения DFD-диаграмм формализованы синтаксис и семанти­ка графических элементов: отражающих движение объектов — процеду­ры программ; описаний внешних сущностей — источников и потребите­лей данных; их хранения. Рекомендуется вначале определять набор дей­ствий, описывающих, что должны выполнять процедуры программы. Затем строить модель окружения — внешние сущности, порождающие процес­сы и специфическое поведение при обработке данных. Наборы простей­ших DFD-диаграмм — операторов программы, объединяются в иерархи­ческие структуры, отражающие потоки данных в программных модулях или функциональных компонентах из ряда модулей.
  
• 
  Данные, участвующие в вычислениях, на языках программирования высокого уровня определены явно по имени, типу, способам доступа и использования. Это позволяет рассматривать программу в виде мульти­графа, заданного структурой передач управления (потоком управления) и графом преобразования данных, участвующих в вычислениях (поток дан­ных). Пересечение потока управления и потока данных осуществляется в операторах ветвления: проверки условий и циклах. Совместный анализ потоков управления и данных позволяет проверять корректность реализа­ции областей определения переменных на маршрутах исполнения про­граммы.
  
• 
  Последствия ошибок в программе могут проявляться как малые изме­нения некоторых переменных в процессе вычислений и как полное иска­жение или отсутствие на выходе требующихся величин. Тестирование программного модуля целесообразно проводить на упорядоченных набо­рах данных с учетом степени их влияния на выходные результаты. С этой позиции для последующего анализа целесообразно выделить два вида об­работки данных'.
  

• 
  полностью изменяющей область определения и значения результа­тов обработки;
  
• 
  изменяющей результаты в пределах некоторой ограниченной, пра­вильной области определения.
  

•