ОБНАРУЖЕНИЕ ДЕФЕКТОВ В ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОГРАММ

В связи с применением средств вычислительной техники во всех областях человеческой деятельности актуальна проблема надежности программного обеспечения (ПО). Использование современных технологий в программировании направлено, в основном, на создание высококачественного программного обеспечения, хаpaктеризуемого временем исполнения, требуемым объемом оперативной памяти и т д. Однако внедрение новых эффективных организационных и методологических правил проектирования программных комплексов не предотвращает появления ошибок при эксплуатации программ. Кроме того, очень часто современная пpaктика создания программ базируется лишь на квалификации и интуиции специалистов, что приводит к наличию большого количества не выявленных при тестировании ошибок и низкому качеству программного продукта. В настоящее время достаточно внимания уделяется решению вопросов организации эффективного тестирования программ, появились работы в области оценки надежности и качества программных средств, разpaбатываются теоретические основы диагностирования программных модулей [1-3]. Однако формализованный подход к решению задач диагностирования ограничивается, как правило, обнаружением факта существования дефектов программ, без локализации места их возникновения. Под термином дефект будем понимать программную ошибку, приводящую к несоответствию ожидаемых результатов выполнения программного продукта и фактически полученных результатов. После обнаружения дефекта необходимо подвергнуть его анализу с целью определения его природы - представляет ли он неисправность теста, ошибку в программном коде или является дефектом в проектных спецификациях.
Данная работа посвящена вопросам обнаружения и устранения ошибок в программных кодах. Предлагается формализованный подход к проблеме диагностирования структуры программных модулей, заключающийся в локализации кратных ошибок кода программного модуля, обнаруженных во время тестирования.
После принятия решения об устранении обнаруженных проблем, связанных с дефектами программного кода, разработчик вносит соответствующие изменения в программный код и проводит контрольное тестирование с целью подтверждения правильности работы исправленного кода. При этом довольно часто принимается априори решение о том, что дефект программы вызван существованием единственной ошибки, что на пpaктике встречается довольно редко. Такой подход приводит к неверным результатам корректировки программ и значительно затрудняет поиск и устранение ошибок кода. Это связано с тем, что проявленный дефект работы программы может быть следствием не одной, а сразу нескольких ошибок. Кроме того, часто исправление одной из ошибок приводит к тому, что программа начинает работать значительно хуже, что связано с эффектом компенсации ошибок друг другом. Поэтому задача поиска дефекта кода должна рассматриваться как задача поиска всех возможных кратных ошибок на данном наборе тестов [4]. Отметим, что проблема построения тестов в данной работе не рассматривается.
Постановка задачи. Одним из признаков высокого качества технического проектирования является его модульность. В условиях модульного проектирования система разбивается на отдельные компоненты, при этом каждый компонент имеет свое назначение и четко определенные входы и выходы. Структуру программного модуля представим графом по управлению [1]. Каждая вершина такого графа соответствует линейному участку программы, который может заканчиваться оператором ветвления, а дуги отражают связи по управлению между линейными участками. Линейный участок хаpaктеризуется единственным входом и единственным выходом и сосредотачивает все операторы, исполняемые без разветвлений. Предполагается, что исходный граф программы ацикличен и корректен, т.е. не содержит тупиковых и висячих вершин.
Ввод контрольных точек в исполняемые маршруты позволяет реализовать принятую стратегию тестирования. Под контрольной точкой понимается место в программе, где она останавливается для отладки. Программисту становится доступной дополнительная информация, помогающая локализовать ошибки - значения переменных в этой точке, распределение памяти и регистры.
Требуется выделить реализуемые маршруты тестирования программы в соответствии с заданным критерием и назначить минимальное множество точек контроля на выделенных реализуемых маршрутах для определения ошибок произвольной кратности.
Алгоритм построения графа маршрутов тестирования. В графе по управлению определим отношение порядка таким образом, чтобы каждая направленная дуга выходила из вершины с меньшим номером и входила в вершину с большим номером. Чтобы автоматизировать процесс тестирования, необходимо построить математическую модель графа маршрутов тестирования.
Маршрутом программы назовем последовательность вида v1, (v1,v2), v2, (v2,v3) ,..., (vn-1,vn), vn, где vi - исполняемый блок программы, (vi,vi+1) - передача управления.
Графом маршрутов назовем граф G, в котором множество вершин является объединением множеств вершин выделенных маршрутов тестирования, и i-я и j-я вершины соединяются дугой, если существует соответствующая дуга хотя бы в одном выделенном маршруте, при этом направление дуги не меняется.
Существуют различные критерии выделения маршрутов для тестирования структуры программного модуля: α1 - выделение минимального множества тестируемых маршрутов программ, охватывающего все направления передач управления; α2 - выбор маршрутов тестирования на основе анализа базовых маршрутов в программе, формируемых и оцениваемых на основе определения цикломатического числа исходного графа программы; α3 - выделений полного состава базовых структур графа программы - нахождение всех существующих ациклических маршрутов, представляющих собой полное сочетание всех дуг в исходном графе программы. Очевидно, что тестирование программного модуля по критерию α3 позволяет обеспечить его максимальную корректность. Однако данный метод тестирования не получил пpaктического развития из-за следующих причин: на пpaктике существует сложность реализации всех тестовых воздействий; некоторые маршруты могут оказаться нереализуемыми из-за несовместимости условий, которые последовательно обpaбатывались в разных вершинах. Это приводит к необходимости предварительного тщательного анализа совместимости условий в программах и отсеивания таких маршрутов перед построением программ тестирования.
В данной работе предложен автоматизированный метод тестирования программных модулей по критерию a3 и показаны преимущества его использования, причем нереализуемые в программных модулях маршруты определяются в процессе тестирования, что в некоторой степени упрощает процедуру их выявления.
В качестве математического эквивалента граф-модели используется матрица смежности его вершин. Алгоритм выделения тестируемых маршрутов по критерию a3 заключается в следующем.
На первом этапе определяется полное множество маршрутов графа программы без анализа совместимости условий в вершинах ветвления. Этот процесс полностью автоматизирован и включает следующие шаги:
1. Исходный ациклический мультиграф программы представляется его математической моделью - матрицей смежности С = ||сij||, где сij ( i, j = 1, 2, . . . , n) равно количеству дуг, инцидентных вершинам i и j.
2. Строится приведенная матрица смежности С* мультиграфа программы. При этом количество возможных маршрутов в графе равно сумме элементов первой строки матрицы С* (для многовходовых граф-моделей - сумме элементов первых строк, соответствующих входам).
3. По матрице смежности С исходного графа программы строится матрица смежности графа всех возможных маршрутов программы. Данный алгоритм формализован и автоматизирован. Построенная матрица является математическим эквивалентом графа маршрутов программы, выделенных по критерию α3. По матрице однозначно строится граф маршрутов программы на n вершинах. Количество маршрутов в программе равно сумме элементов строк матрицы *, являющимися входами графа маршрутов (номера входных вершин - номера нулевых столбцов матрицы ).
4. Строится матрица маршрутов В = ||bij|| размерностью (m x n), m строк которой соответствуют проверяемым маршрутам, n столбцов - вершинам графа маршрутов . Алгоритм ее построения полностью формализован. Если построенная граф-модель тестируемых маршрутов имеет несколько входов, она приводится к виду, имеющему один вход и один выход добавлением фиктивных вершин.
Предполагается, что на вход при тестировании подается тестовое воздействие, с выхода снимаются результаты работы программы.
На втором этапе проводится тщательный анализ совместимости условий программы, входящих в каждый маршрут матрицы В. В результате выявляются нереализуемые маршруты, которые удаляются из матрицы В.
Алгоритм назначения минимального множества точек контроля. В качестве контрольных точек будем использовать выход программного модуля и промежуточные результаты работы программы на выходах ее линейных блоков, соответствующих выходам вершин графа.
Проведем тестирование по всем маршрутам матрицы В. Маршруты, для которых имеем неверные результаты на выходе, перепишем в новую матрицу Вer - матрицу маршрутов, содержащих некорректные блоки.
ПроцеДypa поиска кратных ошибок П = {} будет заключаться в последовательной подаче тестовых воздействий для исполнения маршрутов . Блок, соответствующий структурной компоненте программы, содержит ошибку, если результаты на его выходе не соответствуют заданным эталонным значениям. При тестировании блока проверяются все направления передач управления. Реализация маршрута обнаруживает ошибку блока is при реализации k-й передачи управления в случае положительных результатов исполнения всех предыдущих маршрутов , охватывающих блоки с меньшими номерами i1s, i2s, . . . , и маршрутов , тестирующих передачи управления 1, 2, . . . , k-1. Ошибка, содержащаяся в данной структурной компоненте, устраняется.
После локализации и устранения обнаруженных ошибок следует выполнить контрольное тестирование, задача которого состоит в подтверждении правильности выполненной корректировки программы.
ПроцеДypa контрольного тестирования заключается в повторении тестирования маршрутов, содержащих блок is для всех передач управления. При этом проверяются также маршруты, содержащие блок is, но не вошедшие в матрицу Ber, т.к. при корректировке блока могли быть внесены новые ошибки, проявляющиеся при реализации ранее верно работающих маршрутов.
Назовем строку матрицы маршрутов определяющей, если в ней содержится только один ненулевой элемент. Для локализации ошибки блока is очередной тестируемый маршрут должен давать определяющую строку в матрице маршрутов, множество ненулевых столбцов которой соответствует множеству непроверенных блоков программы.
Разработанный алгоритм последовательного выделения определяющих строк матрицы тестируемых маршрутов определяет порядок подачи тестовых воздействий для обнаружения ошибок произвольной кратности. При этом построенная процеДypa тестирования программного модуля включает тестирование для обнаружения ошибок и контрольное тестирование правильности выполненных корректировок.
Очевидно, что рассматриваемая проблема устранения ошибок программного кода далеко не тривиальна, но предложенная методика локализации кратных ошибок отличается простотой реализации и способствует повышению эффективности обнаружения и устранения дефектов программных модулей.
Список литературы
- Майерс Г. Искусство тестирования программ. - М.: Финансы и статистика, 1982. -178с.
- Липаев В.В. Надежность программных средств. -М:Синтег, 1998.-232С.
- Калбертсон Р., Браун К., Кобб Г. Быстрое тестирование. -М.:Вильямс, 2002.-383с.
- Сагунов В.И., Соколова Э.С., Бушуева М.Е. О поиске кратных ошибок в программных модулях // Контроль и диагностика, №8, 2001г. С. 11-13.
Статья в формате PDF
275 KB...
07 06 2026 13:31:40
Статья в формате PDF
100 KB...
06 06 2026 11:44:30
Статья в формате PDF
278 KB...
05 06 2026 4:41:24
Представлено обоснование и техника закрытой медиастинотомии со стороны правой плевральной полости и её дренирования через передний мини-доступ в V межреберье активным трубчатым дренажом с боковыми отверстиями у больных с флегмоной заднего средостения, возникшей вследствие перфорации стенки грудного отдела пищевода, отличающаяся простотой исполнения, малой травматичностью и высокой дренажной эффективностью.
...
04 06 2026 18:10:37
Статья в формате PDF
174 KB...
03 06 2026 5:57:14
Статья в формате PDF
110 KB...
01 06 2026 18:45:49
Статья в формате PDF
110 KB...
31 05 2026 7:15:14
Статья в формате PDF
664 KB...
30 05 2026 7:46:26
Статья в формате PDF
108 KB...
29 05 2026 23:14:15
Статья в формате PDF
102 KB...
28 05 2026 13:11:15
27 05 2026 18:55:15
Статья в формате PDF
100 KB...
26 05 2026 7:26:29
Статья в формате PDF
124 KB...
25 05 2026 15:12:16
В настояще время весьма актуальной является задача поиска, отбора, поддержки и развития интеллектуально одарённых детей. «Трёхкольцевая модель одарённости» Рензулли включает следующие компоненты: высокий уровень интеллекта, креативность и усиленную мотивацию. Такие дети требуют дифференцированных учебных программ и особой педагогической поддержки. В современной пpaктике обучения используются педагогические стратегии и программы, которые предусматривают высокий уровень развития мыслительных процессов, совершенствование творческих способностей и быстрое усвоение знаний, умений и навыков. Процесс обучения одарённых детей требует создания особой образовательной среды. Ключевой фигурой в создании такой среды является учитель. Функция педагога состоит в сопровождении и поддержке, развитии личности ученика. Продуктивность взаимодействий обеспечивается включённостью ученика и учителя в общую целенаправленную деятельность.
...
24 05 2026 16:28:27
Статья в формате PDF
274 KB...
23 05 2026 6:40:41
Статья в формате PDF
131 KB...
22 05 2026 5:25:31
Статья в формате PDF
261 KB...
21 05 2026 15:54:26
Любая научная дисциплина строится на основных понятиях, которые, являясь фундаментальными, имеют философский исток. В биологических науках среди прочих таковыми являются понятия «системы» и «целого». В настоящее время возникла необходимость по-новому взглянуть на их роль в решении вопроса о функционировании живого организма, на их взаимоотношения и структурно-функциональное наполнение. Первый шаг в таком рассмотрении сделан авторами настоящей статьи, в которой определено место этих понятий в описании функций живого, как в теоретическом, так и в пpaктическом плане.
...
20 05 2026 23:26:15
Целью исследования явился анализ биоэлектрической активности сердца коренных и пришлых дeвyшек Горного Алтая алтайской и русской национальностей по данным электрокардиографии. Выявлено, что длительность интервала QT снижена во всех исследуемых группах, а интервала ТР и комплекса QRS превышает общепринятые значения. Снижение длительности всех интервалов происходит от алтаек к русским пришлым, что может свидетельствовать о более выраженной симпатикотонии среди последних. Расчетные величины показывают существенное несоответствие фактических значений должным, за исключением синусового ритма, который также снижается от алтаек к русским пришлым. Анализ амплитудно-частотных хаpaктеристик указывает на нарушения, связанные с процессами реполяризации, внутрижелудочковой и внутрипредсердной проводимости, а также гипертрофии этих отделов. О гипертрофии отделов сердца и нарушениях внутрижелудочковой проводимости в виде блокады ножек пучка Гиса свидетельствует также положение электрической оси сердца.
...
19 05 2026 20:16:54
Статья в формате PDF
120 KB...
18 05 2026 18:58:46
Статья в формате PDF
139 KB...
17 05 2026 9:48:23
Статья в формате PDF
102 KB...
16 05 2026 4:40:30
Статья в формате PDF 112 KB...
15 05 2026 5:46:33
Статья в формате PDF
101 KB...
14 05 2026 4:27:13
Статья в формате PDF
308 KB...
11 05 2026 3:40:56
10 05 2026 0:17:13
Статья в формате PDF
311 KB...
09 05 2026 4:48:30
Статья в формате PDF
129 KB...
08 05 2026 16:59:22
Статья в формате PDF
119 KB...
07 05 2026 8:15:16
Статья в формате PDF
121 KB...
06 05 2026 4:21:50
Статья в формате PDF
115 KB...
05 05 2026 14:15:13
Статья в формате PDF
250 KB...
03 05 2026 23:16:46
Статья в формате PDF
113 KB...
02 05 2026 20:43:41
Статья в формате PDF
153 KB...
01 05 2026 17:32:18
Статья в формате PDF
150 KB...
30 04 2026 23:20:49
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::