man QA. Классы эквивалентности и анализ граничных значений

Author: KaDeaT

manuals/3/0__qa_equivalence_classes/article.md

@@ -0,0 +1,155 @@
+# Классы эквивалентности и граничные значения
+
+Выделение =классов эквивалентности= и анализ =граничных значений= -- два базовых взаимно-дополняющих друг друга подхода для тестирования программ. 
+
+> **Задача 1:**
+Подготовить тестове данные для проверки правильности работы программы вычисления модуля целого числа. На вход программе поступает произвольное значение типа `int`.
+
+Листинг 1. Программа my_abs.c v.0.1
+```c
+#include <stdio.h>
+
+int main(void)
+{
+        int x, abs_x;
+        scanf("%d", &x);
+
+        abs_x = x * (x < 0) * -1; 
+        printf("%d\n", abs_x);
+
+        return 0;
+}
+```
+
+
+## Выделение классов эквивалентности
+
+Суть подхода заключается в том, что все возможные входные данные для программы разбиваются на отдельные группы (классы эквивалентности). Но разбиение на группы происходит не произвольным образом, а так, чтобы элементы одной группы обрабатывались в программе одинаково.
+
+В нашем примере таких класса всего два:
+
+- Отрицательные числа (например, `−5`, `−100`, `−2048`)
+- Положительные числа и нуль (например, `2`, `128`, `5000`)
+
+Т.е. в работе программы можно выделить два возможных сценария:
+
+**Сценарий 1:** Получили отрицательное число. Надо вернуть число с противоположным знаком.
+**Сценарий 2:** Получили положительное число или нуль. Надо вернуть число без изменений.
+
+
+Это позволяет систематизировать и упростить подготовку тестовых данных. 
+
+Вместо того, чтобы тестировать программу на различных случайных числах, мы выбираем из каждого класса по одному значению (представителю) и полагаем, что если для него программа работает корректно, то и для любого другого значения из этого же класса программа будет работать правильно.
+
+С учётом сказанного, получаем первую версию тестовых данных:
+
+```
+Тест 1: −10
+Тест 2: 25 
+```
+
+Собственно, уже даже этих тестов хватит, чтобы выявить проблему в нашей программе:
+
+![](./my_abs_test_1.png)
+
+Исправим нашу программу:
+
+Листинг 1. Программа my_abs.c v.0.2
+```c
+#include <stdio.h>
+
+int main(void)
+{
+        int x, abs_x;
+        scanf("%d", &x);
+
+        if (x < 0) {
+                abs_x = -x;
+                /* привет всем, 
+                   кто надеялся списать решение 
+                   https://stepik.org/lesson/57210/step/12
+                */
+        }
+        
+        printf("%d\n", abs_x);
+
+        return 0;
+}
+```
+
+Теперь программа будет корректно работать на первом наборе тестовых данных.
+
+
+### Анализ граничных значений
+
+Ошибки в программах очень часто возникают на границах между классами эквивалентности. Поэтому, помимо представителей классов стоит протестировать значения на самой границе и рядом с ней.
+
+Очевидная граница для нашей задачи -- это значение `0`. 
+
+Дополним тестовые данные значениями `0`, `1` и `-1` и проверим работу программы Листинг 2 на новом наборе тестовых данных:
+
+```
+// Справа от теста указан результат проверки
+
+Тест 1: −10 OK!  
+Тест 2: 25  OK!
+Тест 3: 0   OK!
+Тест 4: −1  OK!
+Тест 5: 1   OK!
+```
+
+Чуть менее очевидными являются крайние значения, связанные с ограниченным объёмом типа `int`. 
+
+В моём компиляторе тип `int` занимает `4` байта, а потом минимальное и максимальное значения будут равны `-2147483648` и `2147483647`, соответственно.
+
+Значит надо дополнить наш набор тестов значениями:
+`-2147483648`, `-2147483647`, `2147483647`, `2147483646`.
+
+Значения `-2147483649` и `2147483648`, находящиеся с другой стороны границ, включать не требуется, т.к. по условию задачи на вход программе поступают лишь значения типа `int`.
+
+
+Дополните тестовый набор указанными значениями и снова запустим проверку программы:
+
+```
+// Справа от теста указан результат проверки
+
+Тест 1: −10 OK!  
+Тест 2: 25  OK!
+Тест 3: 0   OK!
+Тест 4: −1  OK!
+Тест 5: 1   OK!
+Тест 6: -2147483648 BAD!
+Тест 7: -2147483647 OK!
+Тест 8: 2147483647  OK!
+Тест 9: 2147483646  OK!
+```
+
+Результат работы программ Листинг 2 на шестом тесте:
+![](./my_abs_test_2.png)
+
+В рамках типа `int` исправить эту проблему не получится, т.к. число `2147483648` превосходит максимальное значение (`INT_MAX` из заголовочного файла `limits.h`), которое может храниться в переменной типа `int`. Поэтому этот случай придётся признать исключительным и аварийно завершить программу:
+
+Листинг 3. Программа my_abs.c v.1.0 
+```c
+#include <stdio.h>
+#include <limits.h> 
+
+int main(void)
+{
+        int x, abs_x;
+        scanf("%d", &x);
+
+        if (x == INT_MIN)
+                return 1;
+
+        if (x < 0) 
+                abs_x = -x;
+        
+        printf("%d\n", abs_x);
+
+        return 0;
+}
+```
+
+Вместо значения `INT_MIN`, можно, конечно, явно указать значение `-2147483648`, но тогда получился бы код, который жёстко привязан к размеру типа `int` в моей системе. Если же мы используем `INT_MIN`, то программа будет подстраиваться под тот размер `int`, который используется в системе, где компилируется программа.
+

manuals/3/0__qa_equivalence_classes/meta.json

@@ -0,0 +1,6 @@
+{
+  "title": "Классы эквивалентности и граничные значения",
+  "description": "Учимся использовать классы эквивалентности и анализ граничных значений для эффективного тестирования программ. Подробный разбор с примерами и кодом на C для проверки правильности работы программы вычисления модуля целого числа",
+  "keywords": "классы эквивалентности, граничные значения, тестирование программ, тестовые сценарии, тестирование программ на Си, модуль целого числа",
+  "canonical_link": "https://youngcoder.ru/manuals/3/qa_equivalence_classes"
+}

manuals/3/0__qa_equivalence_classes/my_abs_test_1.png

@@ -0,0 +1,2 @@
+## Практика
+**1.** Используя набор тестов, составленных на уроке, протестируйте работу библиотечной функции `abs(x)`.

manuals/3/0__qa_equivalence_classes/my_abs_test_2.png

@@ -0,0 +1,3 @@
+# Тестирование программ
+
+Сборник заметок, посвящённых основам тестирования программ на языке Си.

manuals/3/0__qa_equivalence_classes/practice.md

@@ -0,0 +1,7 @@
+{
+  "title": "Тестирование программ",
+  "description": "В этом уроке собраные различные материалы по тестированию программ на языке Си.",
+  "keywords": "тестирование ПО, тестирование программ, тестирование программ на Си",
+  "canonical_link": "https://youngcoder.ru/manuals/3/",
+  "has_glory_hall": false
+}