Практика Общие понятия о моделировании и вычислительном эксперименте

Отладка и тестирование - это два различных процесса. При отладке происходит локализация и устранения синтаксических ошибок и явных ошибок кодирования; в процесс же тестирования проверяется работоспособность про­граммы. Тестирование устанавливает факт наличие ошибок, а отладка выясняет причину неправильной работы программы.
Отладка программы - это процесс поиска и устранения ошибок в программе, производимых по результатам её прогона на компьютере.
Тестирование - это испытание, проверка правильности работы программы в целом или её составных частей.
В современных программных системах отладка осуществляется с помощью специальных программных средств, называемых отладчиками. Обычно обеспечивают следующие возможности:

• 
  пошаговое выполнение программы с остановкой после каждой команды;
  
• 
  просмотр текущего значения любой переменой или нахождении значений любого выражения, в том числе использовании стандартных функций;
  
• 
  установка необходимого нового значения переменной;
  
• 
  установка в программе контрольных точек, в которых программа временно прекращает своё выполнение, так что можно оценить промежуточный результат.
  

При отладке программ нужно помнить, что начальный процесс отладки надо использовать простые тестовые данные. Возникающие затруднения устранять строго поочерёдно.
Тест - это некоторая совокупность данных + точное описание соответствующих этим данным всех результатов программы, в том виде, в котором эти результаты должны быть выданы.
Этапы процесса тестирования

• 
  Проверка в нормальных условиях.
  
• 
  Проверка в экстремальных случаях.
  
• 
  Проверка в исключительных случаях.
  

В этих предварительных расчетах тестируется также сама математическая модель, выясняется, насколько хорошо она описывает изучаемый класс явле­ний, в какой степени она адекватна реальности. Существуют различные методы тестовой проверки математической модели:

1. 
   использование при математическом моделировании реальных процессов, законов сохранения (интегралов движения). Эти законы являются вспомогательными уравнениями, которые помогают при решении дифференциальных уравнений протестировать полученное численное решение, т.е. являются контрольными уравнениями, проверяющими правильность решения на ЭВМ;
   
2. 
   проверка порядка величин («на глазок»);
   
3. 
   использование метода сравнения результатов моделирования, с возможными аналитическими решениями упрощенной модели (асимптоти­ка).
   
4. 
   использование сравнения результатов расчета на ЭВМ с эксперимен­тальными надежными данными по изучаемому явлению;
   
5. 
   анализ свойств решения (проверка инвариантности).
   

Эти методы обычно используются в совокупности. Сопоставление результатов тестовой проверки позволяет уточнить математическую модель, обрести уверенность в правильности предсказаний, которые будут получены с ее помощью.
Программу условно можно считать правильной, если при прогоне по выбранной системе тестов мы получили правильный результат. Для реализации методов тестов должны быть изготовлены эталонные результаты тестов. Тестовые данные должны обеспечить проверку всех возможных условий возникновения ошибок. Должна быть испытана каждая ветвь алгоритма: очередной прогон должен контролировать то, что не было проверено на предыдущих прогонах; первый тест должен быть максимально прост, чтобы выяснить, работала ли про­грамма вообще; арифметические операции в тестах должны быть предельно упрощены для сокращения объёма вычисления. Уменьшение вычислений не должна снижать надёжности контроля; тестирование должно быть целенаправ­ленным и систематизированным, так как случайный выбор набора тестов дан­ных обычно приводит к затруднению в определении ручным способом ожидае­мых результатов. Усложнение тестовых данных должно происходить постепен­но.