Ошибки определения данных делятся на

Логическая ошибка, или алогизм, — это ход мысли, нарушающий какие-то законы или правила логики.

Если ошибка допущена неумышленно, ее называют паралогизмом.

Когда ошибка допускается преднамеренно, ее обычно именуют со­физмом, хотя, как увидим далее, многие из софизмов не сводятся к ло­гической ошибке.

Ошибки в доказательствах уже обсуждались. Рассмотрим теперь ошибки в определениях, в делениях (классификациях) и софизмы.

Все определения делятся на неявные и явные.

Явное определение — это определение, имеющее форму равенства двух понятий (определяемого и определяющего).

Неявное определение — определение, не имеющее формы равен­ства двух понятий.

К неявным относятся определения путем указания отрывка текста, в котором встречается определяемое понятие, определения посред­ством показа предмета, подпадающего под это понятие, и т. п. В явных определениях отождествляются, приравниваются друг к другу два имени. Одно — определяемое имя, содержание которого требуется раскрыть, другое — определяющее имя, решающее эту задачу.

Обычное словарное определение гиперболы: «Гипербола — это стилистическая фигура, состоящая в образном преувеличении, напри­мер: „Наметали стог выше тучи“». Определяющая часть выражается словами «стилистическая фигура, состоящая.» и слагается из двух частей. Сначала понятие гиперболы подводится под более широкое понятие «стилистическая фигура». Затем гипербола отграничивает­ся от всех других стилистических фигур. Это достигается указанием признака «образное преувеличение», присущего только гиперболе и отсутствующего у других стилистических фигур, за которые можно было бы принять гиперболу. Явное определение гиперболы дополня­ется примером.

К явным определениям, и в частности к классическим, предъявляется ряд достаточно простых и очевидных требований. Их называют прави­лами определения.

1. Определяемое и определяющее понятия должны быть взаимоза­меняемы. Если в каком-то предложении встречается одно из этих по­нятий, всегда должна существовать возможность заменить его другим. При этом предложение, истинное до замены, должно остаться истинным и после нее.

Для определений через род и видовое отличие это правило форму­лируется как правило соразмерности определяемого и определяющего понятий: совокупности предметов, охватываемые ими, должны быть од­ними и теми же.

Соразмерны, например, имена «гомотипия» и «сходство симметрич­ных органов» (скажем, правой и левой руки). Соразмерны также «гол­кипер» и «вратарь», «нонсенс» и «бессмыслица». Встретив в каком-то предложении слово «нонсенс», мы вправе заменить его на «бессмысли­цу» и наоборот.

Если объем определяющего понятия шире, чем объем опреде­ляемого, говорят об ошибке слишком широкого определения. Та­кую ошибку мы допустили бы, определив, к примеру, ромб просто как плоский четырехугольник. В этом случае к ромбам были бы отнесены и трапеции, и все прямоугольники, а не только те, у которых равны все стороны.

Если объем определяющего понятия уже объема определяемого, имеет место ошибка слишком узкого определения. Такую ошибку допускает, в частности, тот, кто определяет ромб как плоский четы­рехугольник, у которого все стороны и все углы равны. Ромб в этом случае отождествляется со своим частным случаем — квадратом, и из числа ромбов исключаются четырехугольники, у которых не все углы равны.

2. Нельзя определять имя через само себя или определять его через такое другое имя, которое, в свою очередь, определяется через него. Это правило запрещает порочный круг.

Содержат очевидный круг определения «Война есть война» и «Театр — это театр, а не кинотеатр». Задача определения — раскрыть содержание ранее неизвестного имени и сделать его известным. Опреде­ление, содержащее круг, разъясняет неизвестное через него же. В итоге неизвестное так и остается неизвестным. Истину можно, к примеру, оп­ределить как верное отражение действительности, но только при усло­вии, что до этого верное отражение действительности не определялось как такое, которое даст истину.

3. Определение должно быть ясным. Это означает, что в определяю­щей части могут использоваться только имена, известные и понятные тем, на кого рассчитано определение. Желательно также, чтобы в этой части не встречались образы, метафоры, сравнения, т. е. все то, что не предполагает однозначного и ясного истолкования.

Можно определить, к примеру, пролегомены как пропедевтику. Но такое определение будет ясным лишь для тех, кто знает, что пропедевти­ка — это введение в какую-либо науку.

Не особенно ясны определения «Архитектура — это застывшая музыка», «Овал — круг в стесненных обстоятельствах», «Дети — это цветы жизни» и т. п. Они образны, иносказательны, ничего не говорят об определяемом предмете прямо и по существу, каждый человек может понимать их по-своему.

Ясность не является, конечно, абсолютной и неизменной характе­ристикой. Ясное для одного может оказаться не совсем понятным для другого и совершенно темным и невразумительным для третьего. Пред­ставления о ясности меняются и с углублением знаний. На первых порах изучения каких-то объектов даже не вполне совершенное их определение может быть воспринято как успех. Но в дальнейшем первоначальные оп­ределения начинают казаться все более туманными. Встает вопрос о за­мене их более ясными определениями, соответствующими новому, более высокому уровню знания.

Интересно отметить, что наши обычные загадки представляют собой, в сущности, своеобразные определения. Формулировка загадки — это половина определения, его определяющая часть. Отгадка — вторая его половина, определяемая часть. «Утром — на четырех ногах, днем — на двух, вечером — на трех. Что это?» Понятно, что это — человек в разные периоды своей жизни. Саму загадку можно переформулировать так, что она станет одним из возможных его определений.

Контекстуальный характер определений хорошо заметен на некото­рых вопросах, подобных загадкам. Сформулированные для конкретного круга людей, они могут казаться странными или даже непонятными за его пределами.

Древний китайский буддист Дэн Инь-фэн однажды задал такую за­гадку своим ученикам. «Люди умирают сидя и лежа, некоторые умирают даже стоя. А кто умер вниз головой?» — «Мы такого не знаем», — от­ветили ученики. Тогда Дэн встал на голову и. умер.

Сейчас такого рода «загадка» кажется абсурдом. Но в то давнее вре­мя, когда жил Дэн, в атмосфере полемики с существующими обычаями и ритуалом его «загадка» и предложенная им «разгадка» показались вполне естественными. Во всяком случае, его сестра, присутствовав­шая при этом, заметила только: «Живой ты, Дэн, пренебрегал обычаями и правилами и вот теперь, будучи мертвым, опять нарушаешь общест­венный порядок!»

Многие компании считают, что работают и принимают решения на основе данных, но часто это не так. Ведь для того чтобы управление велось на основе данных, их, эти самые данные, недостаточно только собрать и свести в статистику.

Намного важнее провести правильный анализ, а для этого они должны быть «чисты».
Разбираться в чистоте данных и в основных качественных параметрах я начну с этой статьи.
Для достоверной аналитики должны быть соблюдены все «П» данных: правильные, правильно собранные, собранные в правильной форме, в правильном месте и в правильное время.
Если один из параметров нарушен, это может сказаться на достоверности всей аналитики, а значит нужно понимать, на что важно обращать внимание при  работе с данными.

Главные аспекты качества данных

Доступность
У аналитиков должен быть доступ к необходимым данным, но, кроме этого, доступ должен быть и к инструментам, используемым в аналитике.

Точность
Все данные должны быть достоверны, а также указаны допустимые погрешности.
Точная температура — хорошие данные, а устаревший адрес, телефон или e-mail — нехорошие данные.

Взаимосвязанность
Всегда должна быть возможность связать одни данные с другими. Например, к номеру заказа должна быть привязана информация о клиенте, его адрес, контактная и платежная информации.

Полнота
Данные должны быть «жирными» и со всеми частями. «Инвалиды» с отсутствующей частью информации могут помешать получить качественную аналитику.

Непротиворечивость
Если данные не согласованы и противоречат друг другу, значит где-то закралась ошибка.
Так если адрес клиента присутствует в двух базах, то он должен совпадать. В противном случае необходимо выбрать один источник достоверным и игнорировать остальные до исправления ошибок.

Однозначность
Каждое поле с информацией должно иметь полноценное описание, не допускающее двусмысленных значений.

Релевантность
Данные должны соответствовать характеру анализа.
Например, статистика сезонных миграций леммингов слабо относится к сезонным колебаниям биржевых курсов.

Тот самый лемминг, не влияющий на биржевые курсы.

Надежность
Надежные данные — это одновременно полная и точная информация.

Своевременность
Бич российского бизнеса — несвоевременные данные.
Часто случается, что данные еще не успели обработать и проанализировать, а они уже устарели.

С устаревшими данными нельзя работать в построении кратковременной стратегии, их можно использовать только как основу для долгосрочного стратегического планирования и прогнозирования.

Еще один недостаток устаревших данных — они стали уже почти бесполезны, а компания несет издержки по их хранению и обработке.

Ошибка в любом из пунктов может привести к частичной или полной непригодности данных для использования, или, что хуже, к неправильным выводам, сделанным на основе ошибочных данных.

Данные с ошибками

Василиск — в его описании явно закралась ошибка.

Ошибки появляются на любом этапе работы с данными, и зачастую аналитики уже не могут повлиять на их исправление, так как данные специалисты являются заключительным звеном в работе с материалом и не могут контролировать сбор и обработку информации.

Давайте разберем основные причины возникновения ошибок и способы, которые помогут их избежать.

Генерация данных
Самая частая и очевидная причина ошибок: тут могут быть как технические причины, так и влияние человеческого фактора.

В случае технических причин и сбоев все решается калибровкой и правильной настройкой инструментов сбора информации.

Когда ремонт и калибровка не помогают в решении вопроса и данные продолжают поступать недостоверными, тогда одна из возможных причин — ненадежность приборов.

Так ИК-датчики, измеряющие расстояние до ближайшей стены при картографировании местности, могут давать погрешность метр и более или сбрасывать собранные данные. Доверять показаниям настолько ненадежных датчиков нельзя.

Человеческий фактор также может проявляться по-разному. Например, сотрудники могут не знать как правильно собирать данные или не уметь работать с инструментом, могут быть невнимательными или уставшими, не знать инструкции или неправильно их понимать.

▍Самое надежное и простое решение — стандартизировать как можно больше этапов процесса сбора данных.

Ввод данных
При ручной генерации данных необходимо их зафиксировать, на этом этапе возникает множество ошибок.
Как бы не расширялся электронный документооборот, многие данные до попадания в компьютер проходят через бумажные носители.

Ошибки часто случаются при расшифровке рукописных данных. Большинство исследований по решению ошибок расшифровки проводится в медицинской сфере, так как из-за малейших неточностей под угрозу ставится здоровье и жизнь пациента.

Так исследование показало, что 46% медицинских ошибок обусловлено неточностью при расшифровке рукописных данных. А уровень ошибок в медицинских базах данных достигал 26%, есть предположение, что это связано с тем, что персонал неправильно понял или не смог разобрать написанное от руки.

Так, например, некоторые результаты медицинских опросов населения показывают, что рост взрослого человека может быть 53 см или 112 см. И если в первом случае понятно, что закралась ошибка, и скорее всего рост реципиента был 153 см, то во втором случае рост может быть как правильным, так и ошибочным. При опросах часто встречаются ошибки-очепятки, такие как «аллергия на окошек» или вес 156 кг вместо 56 кг.

В среднем ошибки делятся на четыре типа:

1. Запись
   Ошибка, при которой данные были изначально записаны неверно.
2. Вставка
   Появление дополнительного символа.
   Например: 53,247 ► 523,247.
3. Удаление
   Потеря одного или нескольких символов.
   Например: 53,247 ► 53,27.
4. Перемена мест
   Просто берем и меняем два или более символов местами.
   Например: 53,247 ► 52,437.

Отдельно стоит рассмотреть диттографию (случайное повторение символа) и гаплографию (пропуск повторяющихся символов). С этими ошибками часто сталкиваются ученые, занимающиеся восстановлением поврежденных или переписанных от руки древних текстов. И это еще одна проблема, связанная с некачественными данными.

Часто ошибки встречаются в написании дат, а еще чаще при столкновении разных стандартов, таких как американский (месяц/день/год) и европейский (день/месяц/год).
И если иногда ясно, что это ошибка (23 марта — 3/25), то в других случаях она может быть не замечена (3 апреля — 3 / 5 или 5/3?).

Как снизить количество  ошибок

Гиппогриф — гордое и величественное  мифическое животное, разновидность грифонов. Да, на гравюре тоже он, но с ошибками в описании.

Первым действием нужно сократить количество этапов генерации данных до ввода. Если вы можете избежать участия бумажного носителя, как передаточного звена, исключайте его.
В электронных формах следует ввести проверку значений, особенно это важно при введении структурированных данных: индекс, номер телефона и код города, БИК, СНИЛС и р/с.

Во многих данных есть четкая структура, которая помогает снизить ошибки — это может быть и количество символов, и их разбивка по группам, и иные виды форматов.

▍При возможности исключайте ручной ввод данных и предлагайте оператору или пользователю выбрать значение из выпадающего списка.

Если же количество вариантов велико, то можно использовать форму вопрос-ответ с заключительным подтверждением правильности введенных данных.

Идеально — исключить человеческий фактор при вводе данных и автоматизировать процесс.
При расшифровке данных хорошо себя зарекомендовал «принцип двойной записи».
При использовании этого метода два сотрудника независимо друг от друга занимаются расшифровкой, а после результаты сравниваются и перепроверяются данные, в которых обнаружены расхождения.

Интересный метод проверки данных используется при передаче данных в цифровом формате.
Так, например, в номерах банковских счетов используется контрольное число (сумма).
Контрольное число — это когда после передаваемого номера добавляется число, используемое для проверки данных и обнаружения ошибок.

Так для числа 94121 контрольным числом будет 8, при последовательном складывании цифр получается сумма 17, продолжаем складывание и получаем 17=1+7=8.

Передаем 941218, а при получении система проводит обратные расчеты и, если сумма не совпадает, то число будет отмечено как ошибочное.

Контрольных чисел может быть несколько, по одному на каждый блок цифр.
У этого метода есть недостатки, связанные с ошибкой перестановки символов, но это лучше чем ничего.

На этом я закончу вводную статью по  сбору данных и контролю их качества. Если информация была для вас полезна, то я буду рад обратной связи.

Возможно, вы с чем-то не согласны или хотите поделиться своими методами и наработками — приглашаю в комментарии и надеюсь на увлекательное и полезное обсуждение.

Всем спасибо за внимание и хорошего дня!

Подборка по базе: ТИПОВАЯ ЗАДАЧА № 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРМ.doc, Л№2 Причины отказов программного обеспечения, признаки появления, Понятие, виды и структура бизнес плана.pdf, 4курсовая работа автодор Виды социальных услуг точно.rtf, 1. Статистика ошибок и дефектов в комплексах программ и их харак, Бланк отчета ПЗ 4.1.4. Определение класса защищенности ГИС — .do, 2022 Курсовая ГП Договор понятие значение виды! доработка 2.docx, Тема Определение коммерческой скорости и сроков.docx, Модуль 2. Виды конфликтов, ПЗ 2.doc, Диктант виды предложений.docx

Виды ошибок. Определение ошибок ПО. Классификация ошибок

Ошибки в программах могут допускаться от самого начального этапа составления алгоритма решения задачи до окончательного оформления программы. Разновидностей ошибок достаточно много. Рассмотрим некоторые группы ошибок и соответствующие примеры:

Также, ошибки могут относится к самым разным частям кода:

• ошибки обращения к данным,
• ошибки описания данных,
• ошибки вычислений,
• ошибки при сравнении,
• ошибки в передаче управления,
• ошибки ввода-вывода,
• ошибки интерфейса,

Ошибки Ошибки выполнения Ошибки компоновки Ошибки компиляции

Классификация ошибок по этапу обработки программы

Ошибки выполнения Ошибки накопления погрешностей Ошибки определения данных Логические ошибки Кодирования Проектирования Игнорирование ограничений разрядной сетки Игнорирование способов уменьшения погрешности Ошибки передачи Ошибки преобразования Ошибки перезаписи Неправильные данные Некорректная работа с переменными Некорректные вычисления Ошибки межмодульных интерфейсов Неправильная реализация алгоритма Неправильный метод Неверный алгоритм Неверная структура данных

Классификация ошибок этапа выполнения

Ошибки анализа.
Связаны либо с неполным учетом ситуации, которые могут возникнуть, либо с неверным решением задачи.
К первому случаю относятся, например, пренебрежение возможностью появления отрицательных значений переменных, малых и больших величин.
Во втором случае обычно имеют место крупные и мелкие логические ошибки, из которых можно назвать:

1. Отсутствие заданий начальных значений переменных.
2. Неверные условия окончания цикла.
3. Неверную индексацию цикла.
4. Отсутствие задания условий инициирования цикла.
5. Неправильное указание ветви алгоритма для продолжения процесса решения задачи.

Ошибки общего характера.
После того, как найден подходящий алгоритм решения задачи, на этапе программирования также могут появиться ошибки, независимо от выбранного языка.
Такими ошибками могут быть:

• ошибки из-за недостаточного знания или понимания программистом языка программирования или самой машины
• ошибки, допущенные при программировании алгоритма, когда команды, используемые в программе, не обеспечивают последовательности событий, установленной алгоритмом.

Ошибки физического характера.
Можно назвать несколько типов ошибок, вызываемых неверными действиями разработчика:

1. Пропуск некоторых операторов.
2. Отсутствие необходимых данных.
3. Непредусмотренные данные.
4. Неверный формат данных.

Большое значение для успешной отладки программы имеют простота и рациональность ее кодирования. Когда программа написана аккуратно и логично, легче избежать ошибок или выявить их в случае возникновения.
Следует избегать возможных «костылей», т.к. чем их больше, тем труднее отладка программы для самого автора, а кто-то другой этого сделать просто не сможет.
Правильность программ.
Любые программы — правильные в отношении их логического построения только для определенного типа данных, поэтому необходимо четко определить область значений данных, в которой программа способна функционировать. Необходимо вводить операторы, позволяющие проверить, находятся ли данные в установленных границах.
Нарушение правильности может проявляться двумя способами:

• неверная синтаксическая конструкция программы
• программа выдает неверные результаты

Правильность синтаксиса означает, что должны быть точно сформированы наименования переменных; арифметические и логические операции должны подчиняться определенным синтаксическим правилам и т.п.

Синтаксические ошибки.
Выявление транслятором синтаксических ошибок представляет собой самый важный и необходимый этап отладки программы.
Если под синтаксической ошибкой понимать «всякое нарушение требований языка программирования», то следует признать, что многие ошибки остаются необнаруженными.
В качестве примеров синтаксических ошибок можно назвать:

• пропуск необходимого знака пунктуации
• несогласованность скобок
• пропуск нужных скобок
• неправильное формирование оператора
• неверное образование имени переменной
• неправильное использование арифметических операторов
• неверное написание зарезервированных слов

Примерами синтаксических ошибок, охватывающих взаимодействие двух или более операторов, могут служить:

1. Противоречивые команды.
2. Отсутствие условий окончания цикла.
3. Дублирование или отсутствие меток.
4. Отсутствие описания массива.
5. Запрещенный переход.

Советы по устранению ошибок:

1. Если ошибок много, то в первую очередь устранить очевидные.
2. Обратиться к руководству по программированию на данном языке (справка).
3. Выбрать хороший отладочный компилятор.

Неопределенные переменные.
Распространенными источниками программных ошибок являются неопределенные переменные и переменные, для которых не заданы начальные значения.
Определение начальных значений:

1. Присваивание.
2. Ввод.
3. Чтение из файла.

Разные прогоны программы с одними и теми же данными могут привести к различным результатам.

Обнаружение ошибок.

Ситуации, по которым мы определяем, что в программе есть ошибка:

1. Отсутствует уверенность в том, что программа начала выполняться.
2. Программа начала выполняться, но произошел преждевременный останов с выдачей или без выдачи сообщений о системной ошибке.
3. Программа начала выполняться, но зациклилась.
4. Программа выдала неправильную информацию.

Любая из этих ситуаций требует проверки последовательности выполнения команд. Обычно для этого пригодна трассировка. Процесс обнаружения ошибок характеризуется выявлением двух мест в программе:

• точки обнаружения
• точки происхождения

Точка обнаружения — место в программе, где ошибка себя проявляет или становится очевидной.
Точка происхождения — место в программе, где возникают условия для появления ошибки.
Точка обнаружения выявляется первой и служит отправным пунктом для поиска точки происхождения. Действительная ошибка исходит не из точки обнаружения, а из точки происхождения.

Характеристика определения и сходных с определением приемов

Любое определение состоит из двух основных элементов:

• того, что определяется (определяемого понятия, definiendum);
• того, при помощи чего определяется (определяющего понятия, definiens).

Итак, определение как логическая операция состоит в придании языковому выражению (слову, словосочетанию) точного смысла. Целью определения является уточнение содержания используемых понятий. Задачей определения выступает выделение системы признаков, общей и отличительной для предметов, которые обозначаются рассматриваемым термином.

Китайский язык для начинающих

Научись писать, понимать и воспроизводить текстовую информацию

Выбрать занятия

Иногда дать определение (т.е. однозначно и полностью задать значение термина) невозможно. Тогда прибегают к приемам, сходным с определением:

• указанию (остенсивному определению), т. е. разъяснению выражений путем непосредственного указания на предметы (процессы, явления), ими обозначаемые. Маленькие дети усваивают значения большинства терминов именно таким способом. Также остенсивные определения могут использоваться при изучении иностранного языка;
• описанию, т. е. перечислению некоторых признаков предметов, позволяющих их отличить (обнаружить). Прием описания относится к эмпирическому уровню познания, на котором происходит выявление свойств изучаемых предметов;
• характеристике, т. е. указанию существенных (в том или ином отношении) отличительных признаков. Характеристика близка к настоящему определению, но отличие состоит в том, что у характеристики нет цели отграничить, отличить характеризуемый предмет от всех остальных;
• сравнению, т. е. косвенной характеристике, состоящей в указании общих и отличных черт предметов рассматриваемого класса по сравнению с предметами другого класса.

Классификация определений

В зависимости от того, что определяется (сам предмет или просто утверждается новое обозначающее его имя) выделяют два вида определений:

• реальные (касающиеся предметов). Их цель – раскрыть содержание, взаимосвязи и существенные признаки предмета;
• номинальные (касающиеся имен). Их цель – указать, что из перечисленного в определении именуется вводимым термином.

Другими словами, в номинальном определении характеризуется термин, обозначающий конкретное понятие.

Пример номинального определения: «Электролиты – это вещества, растворы (расплавы) которых проводят электрический ток».

Пример реального определения: «Правосудие – это деятельность суда, заключающаяся в разбирательстве и разрешении гражданских и уголовных дел».

Разница между номинальными и реальными определениями состоит в различении описания и предписания. Описание предполагает указание на присущие предмету признаки. Если описание адекватно предмету, оно является истинным, если не адекватно – ложным. Поэтому реальное определение может быть истинным или ложным. В случае с предписанием ситуация иная. Предписание указывает, каким предмет должен быть, а не какой он уже есть. Поэтому у номинального определения нет истинностного значения.

По форме определения бывают:

• явными (имеющими форму «А есть В» или «А, если и только если В»);
• неявными (в которых нет четкого различия между определяемой и определяющей частями).

Правила определения и типовые ошибки

Ко всем определениям – независимо от их вида и формы – предъявляются определенные требования, сформулированные в виде правил.

Первое правило: определение должно быть соразмерным. В определении объем определяемого термина должен быть равен объему определяющего термина. Если это правило нарушается, могут возникнуть ошибки:

1. Слишком широкое определение (если объем определяющего термина больше, чем объем определяемого термина).

   Пример 1

   Пример слишком широкого определения: «Море – это часть водной поверхности». Под это определение подходят не только моря, но и озера, и океаны, и даже лужи.

2. Слишком узкое определение (если объем определяющего термина меньше, чем объем определяемого термина).

   Пример 2

   Пример слишком узкого определения: «Биология – это наука о растениях и животных». На самом деле, этими направлениями занимаются отдельные разделы биологии; биология в целом охватывает более общие и широкие вопросы.

Второе правило: определение не должно порождать круг. Это значит, что должны быть выполнены условия:

• определяющая часть явного определения не должна содержать определяемый термин;
• термины, используемые в определяющей части, не должны определяться через определяемый термин.

Если это правило нарушается, могут возникнуть следующие ошибки:

1. Порочный круг. В этом случае смысл термина из определяющей части раскрывается в другом определении через исходный определяемый термин.

   Пример 3

   Пример порочного круга: «Материя – это все, не являющееся сознанием; сознание – это все, не являющееся материей».

2. Тавтологическое определение. Тавтология является разновидностью порочного круга, когда определяющий термин выражается повторением определяемого.

   Пример 4

   Пример тавтологичного определения: «Дождливая погода – это погода, когда идет дождь».

Третье правило: определение должно быть ясным. Если это правило нарушается, формируется неясное определение (с двусмысленным, метафорическим и непонятным определяющим термином).

Отладка программы — один их самых сложных этапов разработки программного обеспечения, требующий глубокого знания:

•специфики управления используемыми техническими средствами,

•операционной системы,

•среды и языка программирования,

•реализуемых процессов,

•природы и специфики различных ошибок,

•методик отладки и соответствующих программных средств. 

Отладка — это процесс локализации и исправления ошибок, обнаруженных при тестировании программного обеспечения. Локализацией называют процесс определения оператора программы, выполнение которого вызвало нарушение нормального вычислительного процесса. Доя исправления ошибки необходимо определить ее причину, т. е. определить оператор или фрагмент, содержащие ошибку. Причины ошибок могут быть как очевидны, так и очень глубоко скрыты.

Вцелом сложность отладки обусловлена следующими причинами:

•требует от программиста глубоких знаний специфики управления используемыми техническими средствами, операционной системы, среды и языка программирования, реализуемых процессов, природы и специфики различных ошибок, методик отладки и соответствующих программных средств;

•психологически дискомфортна, так как необходимо искать собственные ошибки и, как правило, в условиях ограниченного времени;

•возможно взаимовлияние ошибок в разных частях программы, например, за счет затирания области памяти одного модуля другим из-за ошибок адресации;

•отсутствуют четко сформулированные методики отладки.

Всоответствии с этапом обработки, на котором проявляются ошибки, различают (рис. 10.1):

    синтаксические ошибки — ошибки, фиксируемые компилятором (транслятором, интерпретатором) при выполнении синтаксического и частично семантического анализа программы; ошибки компоновки — ошибки, обнаруженные компоновщиком (редактором связей) при объединении модулей программы;

    ошибки выполнения — ошибки, обнаруженные операционной системой, аппаратными средствами или пользователем при выполнении программы.

Синтаксические ошибки. Синтаксические ошибки относят к группе самых простых, так как синтаксис языка, как правило, строго формализован, и ошибки сопровождаются развернутым комментарием с указанием ее местоположения. Определение причин таких ошибок, как правило, труда не составляет, и даже при нечетком знании правил языка за несколько прогонов удается удалить все ошибки данного типа.

Следует иметь в виду, что чем лучше формализованы правила синтаксиса языка, тем больше ошибок из общего количества может обнаружить компилятор и, соответственно, меньше ошибок будет обнаруживаться на следующих этапах. В связи с этим говорят о языках программирования с защищенным синтаксисом и с незащищенным синтаксисом. К первым, безусловно, можно отнести Pascal, имеющий очень простой и четко определенный синтаксис, хорошо проверяемый при компиляции программы, ко вторым — Си со всеми его модификациями. Чего стоит хотя бы возможность выполнения присваивания в условном операторе в Си, например:

if (c = n) x = 0; /* в данном случае не проверятся равенство с и n, а выполняется присваивание с значения n, после чего результат операции сравнивается с нулем, если программист хотел выполнить не присваивание, а сравнение, то эта ошибка будет обнаружена только на этапе выполнения при получении результатов, отличающихся от ожидаемых */ 

Ошибки компоновки. Ошибки компоновки, как следует из названия, связаны с проблемами,

обнаруженными при разрешении внешних ссылок. Например, предусмотрено обращение к подпрограмме другого модуля, а при объединении модулей данная подпрограмма не найдена или не стыкуются списки параметров. В большинстве случаев ошибки такого рода также удается быстро локализовать и устранить.

    Ошибки выполнения. К самой непредсказуемой группе относятся ошибки выполнения. Прежде всего они могут иметь разную природу, и соответственно по-разному проявляться. Часть ошибок обнаруживается и документируется операционной системой. Выделяют четыре способа проявления таких ошибок:

• появление сообщения об ошибке, зафиксированной схемами контроля выполнения машинных команд, например, переполнении разрядной сетки, ситуации «деление на ноль», нарушении адресации и т. п.;

•появление сообщения об ошибке, обнаруженной операционной системой, например, нарушении защиты памяти, попытке записи на устройства, защищенные от записи, отсутствии файла с заданным именем и т. п.;

•«зависание» компьютера, как простое, когда удается завершить программу без перезагрузки операционной системы, так и «тяжелое», когда для продолжения работы необходима перезагрузка;

•несовпадение полученных результатов с ожидаемыми.

Примечание. Отметим, что, если ошибки этапа выполнения обнаруживает пользователь, то в двух первых случаях, получив соответствующее сообщение, пользователь в зависимости от своего характера, степени необходимости и опыта работы за компьютером, либо попробует понять, что произошло, ища свою вину, либо обратится за помощью, либо постарается никогда больше не иметь дела с этим продуктом. При «зависании» компьютера пользователь может даже не сразу понять, что происходит что-то не то, хотя его печальный опыт и заставляет волноваться каждый раз, когда компьютер не выдает быстрой реакции на введенную команду, что также целесообразно иметь в виду. Также опасны могут быть ситуации, при которых пользователь получает неправильные результаты и использует их в своей работе.

Причины ошибок выполнения очень разнообразны, а потому и локализация может оказаться крайне сложной. Все возможные причины ошибок можно разделить на следующие группы:

•неверное определение исходных данных,

•логические ошибки,

•накопление погрешностей результатов вычислений (рис. 10.2).

Н е в е р н о е о п р е д е л е н и е и с х о д н ы х д а н н ы х происходит, если возникают любые ошибки при выполнении операций ввода-вывода: ошибки передачи, ошибки преобразования, ошибки перезаписи и ошибки данных. Причем использование специальных технических средств и программирование с защитой от ошибок (см.§ 2.7) позволяет обнаружить и предотвратить только часть этих ошибок, о чем безусловно не следует забывать.

Л о г и ч е с к и е о ш и б к и имеют разную природу. Так они могут следовать из ошибок, допущенных при проектировании, например, при выборе методов, разработке алгоритмов или определении структуры классов, а могут быть непосредственно внесены при кодировании модуля.

Кпоследней группе относят:

ошибки некорректного использования переменных, например, неудачный выбор типов данных, использование переменных до их инициализации, использование индексов, выходящих за границы определения массивов, нарушения соответствия типов данных при использовании явного или неявного переопределения типа данных, расположенных в памяти при использовании нетипизированных переменных, открытых массивов, объединений, динамической памяти, адресной арифметики и т. п.;

ошибки вычислений, например, некорректные вычисления над неарифметическими переменными, некорректное использование целочисленной арифметики, некорректное преобразование типов данных в процессе вычислений, ошибки, связанные с незнанием приоритетов выполнения операций для арифметических и логических выражений, и т. п.;

ошибки межмодульного интерфейса, например, игнорирование системных соглашений, нарушение типов и последовательности при передачи параметров, несоблюдение единства единиц измерения формальных и фактических параметров, нарушение области действия локальных и глобальных переменных;

другие ошибки кодирования, например, неправильная реализация логики программы при кодировании, игнорирование особенностей или ограничений конкретного языка программирования.

На к о п л е н и е п о г р е ш н о с т е й результатов числовых вычислений возникает, например, при некорректном отбрасывании дробных цифр чисел, некорректном использовании приближенных методов вычислений, игнорировании ограничения разрядной сетки представления вещественных чисел в ЭВМ и т. п.

Все указанные выше причины возникновения ошибок следует иметь в виду в процессе отладки. Кроме того, сложность отладки увеличивается также вследствие влияния следующих факторов:

опосредованного проявления ошибок;

возможности взаимовлияния ошибок;

возможности получения внешне одинаковых проявлений разных ошибок;

отсутствия повторяемости проявлений некоторых ошибок от запуска к запуску – так называемые стохастические ошибки;

возможности устранения внешних проявлений ошибок в исследуемой ситуации при внесении некоторых изменений в программу, например, при включении в программу диагностических фрагментов может аннулироваться или измениться внешнее проявление ошибок;

написания отдельных частей программы разными программистами.

Методы отладки программного обеспечения

Отладка программы в любом случае предполагает обдумывание и логическое осмысление всей имеющейся информации об ошибке. Большинство ошибок можно обнаружить по косвенным признакам посредством тщательного анализа текстов программ и результатов тестирования без получения дополнительной информации. При этом используют различные методы:

ручного тестирования;

индукции;

дедукции;

обратного прослеживания.

Метод ручного тестирования. Это — самый простой и естественный способ данной группы. При обнаружении ошибки необходимо выполнить тестируемую программу вручную, используя тестовый набор, при работе с которым была обнаружена ошибка.

Метод очень эффективен, но не применим для больших программ, программ со сложными вычислениями и в тех случаях, когда ошибка связана с неверным представлением программиста о выполнении некоторых операций.

Данный метод часто используют как составную часть других методов отладки.

Метод индукции. Метод основан на тщательном анализе симптомов ошибки, которые могут проявляться как неверные результаты вычислений или как сообщение об ошибке. Если компьютер просто «зависает», то фрагмент проявления ошибки вычисляют, исходя из последних полученных результатов и действий пользователя. Полученную таким образом информацию организуют и тщательно изучают, просматривая соответствующий фрагмент программы. В результате этих действий выдвигают гипотезы об ошибках, каждую из которых проверяют. Если гипотеза верна, то детализируют информацию об ошибке, иначе — выдвигают другую гипотезу. Последовательность выполнения отладки методом индукции показана на рис. 10.3 в виде схемы алгоритма.

Самый ответственный этап — выявление симптомов ошибки. Организуя данные об ошибке, целесообразно записать все, что известно о ее проявлениях, причем фиксируют, как ситуации, в которых фрагмент с ошибкой выполняется нормально, так и ситуации, в которых ошибка проявляется. Если в результате изучения данных никаких гипотез не появляется, то необходима дополнительная информация об ошибке. Дополнительную информацию можно получить, например, в результате выполнения схожих тестов.

В процессе доказательства пытаются выяснить, все ли проявления ошибки объясняет данная гипотеза, если не все, то либо гипотеза не верна, либо ошибок несколько.

Метод дедукции. По методу дедукции вначале формируют множество причин, которые могли бы вызвать данное проявление ошибки. Затем анализируя причины, исключают те, которые противоречат имеющимся данным. Если все причины исключены, то следует выполнить дополнительное тестирование исследуемого фрагмента. В противном случае наиболее вероятную гипотезу пытаются доказать. Если гипотеза объясняет полученные признаки ошибки, то ошибка найдена, иначе — проверяют следующую причину (рис. 10.4).

Метод обратного прослеживания. Для небольших программ эффективно применение метода обратного прослеживания. Начинают с точки вывода неправильного результата. Для этой точки строится гипотеза о значениях основных переменных, которые могли бы привести к получению имеющегося результата. Далее, исходя из этой гипотезы, делают предложения о значениях переменных в предыдущей точке. Процесс продолжают, пока не обнаружат причину ошибки.