- •Оглавление
- •6 Тестирование 88
- •8.3 Организация разработки программного изделия 215
- •8.4 Организация обслуживания разработки программного изделия 230
- •8.5 Организация выпуска документации 239
- •8.6 Организация испытаний программных изделий 248
- •1 Введение. Проблемы современного программирования
- •2 Этапы разработки программного обеспечения
- •2.1 Анализ требований, предъявляемых к системе
- •2.2 Определение спецификаций
- •2.3 Проектирование
- •2.4 Кодирование
- •2.5 Тестирование
- •2.6 Эксплуатация и сопровождение
- •2) Определение спецификаций;
- •3) Проектирование;
- •4) Кодирование;
- •Контрольные вопросы
- •1. Этапы разработки программного обеспечения.
- •2. Анализ требований, предъявляемых к системе.
- •3 Методы разработки программного обеспечения как научная дисциплина
- •3.1 Методы управления разработкой
- •3.1.1 Выполнение проекта
- •3.1.2 Методика оценки затрат
- •3.1.2.1 Методика инженерно-технической оценки затрат
- •3.1.2.2 Оценка на основе распределения Рэлея
- •3.1.3 Контрольные точки
- •3.1.4 Средства разработки
- •3.1.5 Надежность
- •3.2 Методы проведения разработки программного обеспечения
- •3.3 Развитие методов разработки программного обеспечения
- •3.3.1 Язык определения задач и анализатор задач
- •3.3.2 Система структурного анализа и проектирования sadt
- •3.3.3 Система srem
- •3.3.4 Методика Джексона
- •3.4 Выводы
- •Контрольные вопросы
- •1. Методы разработки программного обеспечения как научная дисциплина.
- •4 Методы разработки программного обеспечения
- •4.1 Язык проектирования программ
- •4.2 Стратегия проектирования
- •4.2.1 Нисходящее проектирование и нисходящая разработка
- •4.2.2 Структурное проектирование
- •4.3 Данные
- •4.3.1 Обзор структур данных
- •4.3.1.1 Массивы
- •4.3.1.2 Структуры
- •4.3.1.3 Списки
- •4.3.1.4 Очереди
- •4.3.1.5 Стеки
- •4.3.1.6 Множества
- •4.3.1.7 Графы
- •4.3.1.8 Деревья
- •4.3.2 Абстрактные конструкции
- •4.3.2.1 Фиксированные типы данных абстрактного типа
- •4.3.2.2 Размещение указателей
- •4.3.2.3 Защита данных от несанкционированного доступа
- •Контрольные вопросы
- •2. Нисходящее проектирование и нисходящая разработка.
- •9. Абстрактные конструкции.
- •5 Правильность программ
- •5.1 Аксиомы
- •5.2 Правила преобразования данных
- •5.3 Доказательства правильности программ
- •Контрольные вопросы
- •1. Правильность программ.
- •6 Тестирование
- •6.1 Психология и экономика тестирования программ
- •6.2 Экономика тестирования
- •6.2.1 Тестирование программы как черного ящика
- •6.2.2 Тестирование программы как белого ящика
- •6.2.3 Принципы тестирования
- •6.3 Ручное тестирование
- •6.3.1 Инспекции и сквозные просмотры
- •6.3.2 Инспекции исходного текста
- •6.3.3 Список вопросов для выявления ошибок при инспекции
- •6.3.3.1 Ошибки обращения к данным
- •6.3.3.2 Ошибки описания данных
- •6.3.3.3 Ошибки вычислений
- •6.3.3.4 Ошибки при сравнениях
- •6.3.3.5 Ошибки в передачах управления
- •6.3.3.6 Ошибки интерфейса
- •6.3.3.7 Ошибки ввода-вывода
- •6.3.3.8 Другие виды контроля
- •6.3.4 Сквозные просмотры
- •6.3.5 Оценка посредством просмотра
- •6.4 Проектирование теста
- •6.4.1 Тестирование путем покрытия логики программы
- •6.4.1.1 Покрытие операторов
- •6.4.1.2 Покрытие решений
- •6.4.1.3 Покрытие условий
- •6.4.1.4 Покрытие решений/условий
- •6.4.1.5 Комбинаторное покрытие условий
- •6.4.2 Эквивалентное разбиение
- •6.4.2.1 Выделение классов эквивалентности
- •6.4.2.2 Построение тестов
- •6.4.3 Анализ граничных значений
- •6.4.4 Применение функциональных диаграмм
- •6.4.5 Предположение об ошибке
- •6.4.6 Стратегия
- •Контрольные вопросы
- •3. Принципы тестирования.
- •9. Анализ граничных значений.
- •11. Предположение об ошибке.
- •7 Технология разработки программ
- •7.1 Разбиение задачи на независимые подзадачи
- •7.2 Разбиение задачи на одинаковые по сложности части
- •7.3 Рекурсия и динамическое программирование
- •7.3.1 Рекурсия
- •7.3.2 Динамическое программирование
- •7.3.3 Моделирование
- •7.4 Поиск
- •7.4.1 Поиск в списках
- •7.4.2 Деревья поиска
- •7.4.3 Стратегия распределения памяти
- •7.5 Сортировка
- •7.6 Алгоритм выбора из конечного состояния
- •7.7 Сопрограммы
- •Контрольные вопросы
- •8 Методы управления проектированием программных изделий
- •8.1 Организация управления проектированием программного изделия
- •8.1.1 Понятие изделия как средства общения
- •8.1.2 Нисходящий анализ процесса управления проектированием программного изделия
- •8.1.3 Организация взаимодействия
- •8.1.4 Установление целей, средства их достижения
- •8.1.5 Подбор и обучение кадров
- •8.2 Организация планирования разработок программного изделия
- •8.2.1 Виды планов
- •8.2.2 Декомпозиция планов
- •8.2.3 Организационная структура группы планирования
- •8.2.4 Планы, связанные с созданием программных изделий
- •8.2.5 Опытный образец изделия
- •8.2.6 Организация планирования в фазе исследования
- •8.2.7 Организация планирования в стадии анализа осуществимости
- •8.2.8 Организация планирования в фазах конструирования и кодирования
- •8.2.9 Организация планирования в фазах оценки и использования
- •8.2.10 Обязанности группы планирования при рассмотрении и утверждении планов разработки программного изделия
- •8.3 Организация разработки программного изделия
- •8.3.1 Организация разработки программного изделия в фазе исследований
- •8.3.2 Организация разработки программного изделия в фазе анализа осуществимости
- •8.3.3 Организация разработки программного изделия в фазе конструирования (проектирования)
- •8.3.4 Организация разработки программного изделия в фазе программирования
- •8.3.5 Организация разработки программного изделия в фазе оценки
- •8.3.6 Окончание проекта
- •8.3.7 Участие группы разработки в фазовых обзорах
- •8.4 Организация обслуживания разработки программного изделия
- •8.4.1 Организационная структура группы обслуживания
- •8.4.2 Организация обслуживания программного изделия в фазе исследования
- •8.4.3 Организация обслуживания в фазах анализа осуществимости и конструирования
- •8.4.4 Организация обслуживания в фазе программирования и оценки
- •8.4.5 Организация обслуживания в фазе использования
- •8.4.6 Участие группы обслуживания в фазовых обзорах
- •8.5 Организация выпуска документации
- •8.5.1 Организационная структура группы выпуска документации
- •8.5.2 Стандарты и практические руководства
- •8.5.3 Организация выпуска документации в фазах исследований и анализа осуществимости
- •8.5.4 Организация выпуска документации в фазах конструирования и программирования
- •8.5.5 Организация выпуска документации в фазах оценки и использования
- •8.5.6 Участие группы выпуска документации в фазовых обзорах
- •8.6 Организация испытаний программных изделий
- •8.6.1 Современное состояние методов обеспечения качества программного изделия
- •8.6.1.1 Виды испытаний программного изделия. Стадии испытаний
- •8.6.1.2 Режимы испытаний программ
- •8.6.1.3 Категории испытания программного изделия
- •8.6.2 Организационная структура группы испытаний
- •8.6.3 Организация испытаний в фазах исследований и анализа осуществимости
- •8.6.4 Организация испытаний в фазах конструирования и программирования
- •8.6.5 Организация испытаний в фазе оценки
- •8.6.6 Организация испытаний в фазе использования
- •8.6.7 Участие группы испытаний в фазовых обзорах
- •Контрольные вопросы
- •1. Понятие изделия как средства общения.
- •4. Подбор и обучение кадров.
- •6. Организационная структура группы планирования.
- •Список литературы
5.2 Правила преобразования данных
Коммутативность:
Ассоциативность:
Дистрибутивность:
Вычитание:
Обработка констант:
5.3 Доказательства правильности программ
Используя приведенные выше правила и аксиомы, можно осуществлять доказательство правильности программ. Рассмотрим следующую программу:
1. MULTIPLY (R,A,B);
2. declare X;
3. declare R; /* R=A*B */
4. declare A,B; /* B0 */
5. R=0;
6. X=B;
7. do while (X0);
8. R=R+A;
9. X=X-1;
10. end;
11. end MULTIPLY;
Входным утверждением является предикат B ≥ 0, выходное утверждение R = A×B.
Общая схема доказательства правильности программы:
Строка 5.
{0 = 0 & B ≥ 0} R = 0 {R = 0 & B ≥ 0} по аксиоме присваивания;
{B ≥ 0} R = 0 {R = 0 & B ≥ 0} по правилу следствия в связи с тем, что истинны следующие утверждения:
истинно 0 = 0;
B ≥ 0 (B ≥ 0 & истинно).
Строка 6.
{B = B & R = 0 & B ≥ 0} X = B {X = B & R = 0 & B ≥ 0} по аксиоме присвоения;
{R = 0 & B ≥ 0} X = B {X = B & R = 0 & B ≥ 0} по аксиоме следования;
{B ≥ 0} R = 0; X = B {X = B & R = 0 & B ≥ 0} по аксиоме следования.
Таким образом, показано, что если B ≥ 0 (входное предусловие), то после выполнения строки 6 выражение {X = B & R = = 0 & B ≥ 0} истинно.
Строки 7–10.
Необходим инвариант для предиката P цикла do while. Этот инвариант должен описывать работу, выполняемую циклом. В нашем случае цикл вычисляет произведение; таким образом, инвариантом может быть R = A×(B – X). В соответствии с аксиомой цикла, если можно показать, что это выражение инвариантно относительно цикла и что оно истинно, когда цикл заканчивается, то возникает следующая ситуация:
R = A×(B – X) — инвариант цикла;
X = 0 — выражение внутри цикла ложно.
Таким образом, если выражение R = A×(B – X) & (X = 0) истинно, то истинно и выражение R = A×(B – 0) & (X = 0), а это приводит к истинности соотношения R = A×B, что и требовалось доказать. Следовательно, для того, чтобы завершить доказательство, нужно, чтобы выражение R = A×(B – X) в строке 7 было истинно и оно является инвариантом цикла.
Доказательство того, что указанное выражение есть инвариант цикла, проводится следующим образом:
Строка 8.
{R + A = A×B – A×X + A} R = R + A {R = A×B – A×X + A} по аксиоме присвоения;
{R = A×B – A×X} R = R + A {R = A×B – A×X + A} по правилам целочисленной арифметики;
{R = A×(B – X)} R = R + A {R = A×B – A×X + A} по правилам дистрибутивности.
Строка 9.
{R = A×(B – (X – 1))} X = X – 1 {R = A×(B – X)} по аксиоме присвоения;
{R = A×B – A×(X – 1)} X = X – 1 {R = A×(B – X)} по правилам целочисленной арифметики.
Объединение строк 8 и 9 в соответствии с аксиомой следования дает выражение {R = A×(B – X)} R = R + A; X = X – 1 {R= = A×(B – X)}, которое является желаемым инвариантом соотношения.
Теперь следует показать, что инвариантное выражение в строке 7 истинно, а это эквивалентно доказательству с помощью правил следования следующей теоремы: X = B & R = 0 & B ≥ 0 истинно в строке 6 R = A×(B – X).
Остановимся на нескольких важных моментах в связи с доказательством правильности программ.
Доказательства длинны и сложны даже для простой программы.
Если оперировать нецелочисленными данными, то формулировка аксиом становится затруднительной. Операции со строками, плавающей точкой, доступ к базам данных вызывают серьезные осложнения при аксиоматическом подходе.
Даже для относительно простого случая — использования целочисленных данных — существуют трудности. Например, все ЭВМ используют слова фиксированной длины для записи целых чисел. Возможно переполнение разрядной сетки, и аксиомы должны учитывать эти условия.
Реальные языки программирования имеют встроенные структуры, которые нелегко поддаются проверке на правильность.
Несмотря на отмеченные недостатки, доказательства правильности программ достаточно широко применяются. Способы проверки правильности программ можно использовать при проектировании реальных программ. Для разрабатываемой программы должны быть определены предусловия работы. Даже если условия не доказаны формально, а просто установлены, они оказывают неоценимую помощь в понимании структуры разрабатываемой программы.
Добавление предусловий тесно связано с элементарными программами. Кроме того, предусловия являются базой для разработки тестов программ. Все предусловия могут быть закодированы как операторы if и выполняться как часть теста.