Разработка методов и алгоритмов диагностирования программного обеспечения с использованием графа потока данных

• Автор: Дмитриев, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 158 с.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ТЕСТИРОВАНИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

1.1 Методы тестировании и диагностирования программных средств.

1.2 Тестирование классов с использованием потока данных

1.3 Методы оценки сложности вычислительных алгори тмов и их распараллеливании.

1.4 Постановка задачи исследовании.

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ТЕСТИРОВАНИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАФА ПОТОКА

ДАННЫХ а
2.1 Особенности тестировании и диагностировании объектноориентированного программною обеспечения.
2.2 Основные термины и определении, используемые при разработке модели и алгоритмов диагностировании прораммного обеспечении
2.3 Структу ра разработанною метода тестировании и диагностирования обьсктноорнентнрованных вычислительных алгоритмов.
2.4 Модель диагностирования программного обеспечения с использованием графа потока данных.
2.5 Метод автоматизированною построения рафмоделн потока данных алгоритма для целей диагностировании и отладки вычислительного алгоритма в процессе тестового протона
2.6 Алгоритмы анализа т рафа потока данных вычислительного алгоритма, полученного в процессе тестового протона, для целей тестирования и диагностирования
2.7 Исследование методов упорядочивания списка проверочных вершин графмодели потока данных с целью повышения тффектипности работы алгоритмов
2.8 Выводы.
ГЛАВА 3 АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ВНЕДРЕНИЕ В
ПРОГРАММНЫЙ ПРОЕКТ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
3.1 Интеграции класса в тестируемый проект для целей диагностировании вычислительных алгоритмов.
3.2 Разработка спецификации конвертора.
3.3 Интеграция графа потока данных в проект на платформе Vi i с использованием конвертора.
3.4 Выводы.
ГЛАВА 4 ПРИМЕНЕНИЕ ГРАФА ПОТОКА ДАННЫХ ДЛЯ АНАЛИЗА И
ОПТИМИЗАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ
4.1 Применение рафмоделн потока данных для оценки сложности вычислительных алгоритмов.
4.2 Анализ сложности реализации программных алгоритмов с целью их оптимизации на основе графа потока данных
4.3 Модель графа потока данных дли целен раснара.ыс.шванни вычислительного алгоритма
4.5 Выводы
ГЛАВА 5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОШИБОК ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
5.1 Описание работы программы расчеты зачетов налоговых платежей
5.2. Оптимизации диагностирования прог раммы зачета налоговых платежей
. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Проведенный анализ работ в области тестирования и диагностики программных средств показал отсутствие общего подхода к построению эффективных моделей, методов и алгоритмов диагностирования причин проявления ошибок в объектноориентированных программах. В результате сформулированы цели и постановка задач исследования разработка моделей, методов и алгоритмов диагностирования вычислительных алгоритмов, программно реализованных на объектноориентированном языке, с целью уменьшения затрат по выявлению местоположения ошибки. Во второй главе в результате проведенных исследований разработаны модель графа потока данных, методы и алгоритмы тестирования и диагностирования вычислительных алгоритмов объектноориенгированного программного обеспечения, полученные в результате проведенных исследований. Показано, что процесс работы программы, реализующей различные вычислительные алгоритмы, во время тестового прогона можно представить графом потока данных. Такая графмодель программы, реализующей вычислительный алгоритм, хорошо приспособлена к решению задач диагностирования и локализации дефектов, описывая все множество ветвей вычислительного процесса во время тестового прогона, повлекшего проявление ошибки на определенном этапе. Проведено исследование основных свойств программного обеспечения объектноориентированной парадигмы, обуславливающих особенности процедуры тестирования и диагностирования вычислительных алгоритмов. Приводятся основные понятия, термины и определения, используемые при разработке модели и алгоритмов диагностирования программного обеспечения. В результате разработана обобщенная структура модели тестирования и диагностирования объектноориентированного профаммного обеспечения в виде фафа потока данных, на основе которой предложены методы и алгоритмы тестирования и диагностирования. Представлен разработанный метод автоматизированного построения фафа потока данных вычислительного алгоритма для целей тестирования и диагностирования в процессе тестового прогона профаммы. Кроме того, в результате проведенных исследований определена зависимость эффективности предложенных методов от способа упорядочивания вершин проверочной таблицы, содержащей минимальное множество подозреваемых на ошибку операций над данными. Представлены результаты моделирования процесса тестирования и диагностирования профаммной реализации вычислительного алгоритма с применением предложенной модели. В главе 3 приведено краткое описание профаммиых решений предложенных методов. Представлена автоматизация разработанных методов и внедрение в программный проект для практического применения. Описаны пути интеграции предложенной модели в тестируемый проект на основе стандартных средств редакторов сред разработки 0. Приведена спецификация конвертора, предназначенного для автоматизации процедуры внедрения класса . Описана процедура интеграции графа потока данных в проект Vi i с использованием конвертора. В главе 4 представлено применение разработанной графмодели потока данных для анализа вычислительных алгоритмов с целью их оптимизации. Показано, что, используя разработанную графмодель потока данных, . Разработан алгоритм анализа графа потока данных для целей распараллеливания по критериям минимального времени выполнения работы алгоритма. Представлено исследование известных алгоритмов сортировки для массивов размерности до 0 элементов и получены оценки их трудоемкостей. Для простоты процесса моделирования для оценки трудоемкости учитывались количества операции сравнения, арифметических операций и операций присваивания. Наиболее эффективным из анализируемых алгоритмов по критерию минимума количества исполняемых операций признан алгоритм двоичных вставок. В главе 5 приведен пример практического применения разработанной модели, методов и алгоритмов диагностирования программного обеспечения. Рассматривается программный продукт, реализующий автоматизацию зачетов налоговых платежей. Подтверждена возможность применения разработанных методов для обеспечения снижения трудоемкости диагностирования программ на этапе отладки. В заключении формулируются основные результаты, полученные в диссертационной работе.