Тест программных программ
Предисловие.
Как известно, в настоящее время наиболее распространенными алгоритмическими языками являются Паскаль и Си. Именно эти языки используются практически на всех действующих вычислительных системах- от супер-ЭВМ до персональных компьютеров. Что касается ПЭВМ, то лидером семейства языков Паскаль для них, без сомнения, является Турбо Паскаль 7.0, разработанный фирмой Borland. Эта последняя версия позволила объединить в рамках единой системы мощный алгоритмический потенциал языка, методы объектно-ориентированного программирования, современную графику, удобные средства тестирования и отладки программ, а также обеспечить дружественный интерфейс с пользователями.[1] Поэтому я выбрал этот язык программирования как основу для создания тестового редактора.
Я решил создать тестовый редактор, потому что именно тесты в последнее время завоевывают все большую популярность. Они позволяют быстро и довольно точно проверить уровень знаний по тому или иному предмету, узнать ту или иную информацию о тестирующемся. Конечно, тест без труда можно составить вручную, но потребуется много времени, чтобы его размножить. Кроме того, можно в любой момент протестироваться и мгновенно узнать результаты.
Разрабатывая программу шаг за шагом, я выделил основные функции, присутствующие в любом редакторе и, конечно, в моем, а именно:
1. создание нового файла теста
2. открытие теста и тестирование
3. редактирование теста
4. просмотр результатов
5. печать файла
6. выход из программы.
В процессе создания редактора я выделил основные этапы моей работы, возникающие в связи с этим задачи и их решение. Надеюсь, прочитав мою работу, вы учтете мой опыт и продолжите начатые исследования в области редакторов. Программа может быть использована учебными заведениями в качестве пособия для создания тестов.
Начнем исследование со статьи о конструировании программ.
Конструирование программ.
Конструирование программ - один из важнейших разделов современной информатики. Бурное развитие программно-аппаратных средств, появление новых стилей и технологий программирования, как ни парадоксально, не снижают, а повышают уровень требований к массовой алгоритмической культуре. Практически все диалоговые системы являются программируемыми. Методика конструирования программ легко переносится на другие процедурные языки программирования, в том числе и объектно-ориентированные.[2]
В соответствии с технологией конструирования программ построена программа тестового редактора. Я разделил ее на этапы:
1. Создание структурной программы, во многом неудобной в использовании из-за отсутствия диалога, упорядоченного ввода и вывода информации и многого другого. Исходная программа имела лишь основные функции. Она была «ядром», осуществлявшим все процессы и функции редактора. В следующей главе в точности приведен текст структурной программы.
2. Разбиение сплошного текста программы на процедуры. Таким образом, текст стал занимать не так много места, исчез оператор варианта, многие метки, ссылки и т. п. Надо сказать, многие программисты предпочитают вводить процедуры в программу. Это значительно упрощает ее.
3. Введение оконной системы с помощью доступных возможностей языка (оператор Window). Это позволило значительно упростить работу, создать диалог пользователя с программой, уменьшить количество информации, поступающей к пользователю и количество ее «потоков».
4. Введение объекта- панели управления. Вы можете видеть ее внизу экрана. Она взяла на себя управление функциями редактора. Причем введение объекта значительно упростило программу. Методы работы с объектами вы можете прочитать в главе «Объектное программирование».
5. Оформление работы
Структурное программирование.
Структурное программирование- это программирование, технология которого предполагает использование суперпозиции трех базовых алгоритмических структур: линейной, разветвленной и циклической. Но для создания сложных программ используются более сложные принципы. Принцип Суперпозиции- сочетание структур со взаимным вложением (сложением). Предусматривает взаимное включение структур.
Турбо Паскаль способствует внедрению современной технологии программирования, основанной на принципах структурного программирования и пошаговом методе проектирования программ. Основные операторы языка являются хорошей иллюстрацией базовых управляющих конструкций структурного программирования. Их использование позволяет записывать сложные алгоритмы обработки данных в компактной форме.[3]
Хотя Бейсик не является полностью структурным языком, в нем отражены основные концепции структурного программирования. рассмотрим их подробнее.
Бейсик- язык программирования ПЭВМ.
Бейсик - диалоговый язык высокого уровня, ориентированный на пользователей ПЭВМ, непрофессионалов в области вычислительной техники. Бейсик - преимущественно интерпретирующая программа, позволяющая производить построчную отладку текстов программ. Данный способ гораздо удобнее для начинающих программистов, нежели компилирование (компилятор производит отладку только целой программы, а не по частям), и широко используется в Паскале. Отличительной чертой структурных языков являются краткие однозначные операторы (в отличие от длиннейших команд объектного программирования)*.
В некоторых версиях Бейсика имеется встроенный редактор программ, позволяющий работать с текстом программы из командного окна. Работа с программой осуществляется в трех различных режимах:
Непосредственное общение
Ввод программ
Вычисление по введенной в ОЗУ программе
В основном, Паскаль выполняет те же функции что и Бейсик. Однако Паскаль имеет больший потенциал в областях програмимирования, работы с «компьютерным железом», создания собственных модулей и систем.
Структурная программа.
Первым этапом разработки программы стало написание текста структурной программы. Структурная программа- последовательность простых команд, операторов, реализующая ядро, то есть действие программы. Уже на этом этапе программа работает с текстовыми файлами. Для осуществления связей между отдельными частями программы, реализующими функции редактора, я использовал оператор безусловного перехода GoTo.
Ниже приведена схема структурной программы тестового редактора, объясняющая соответствующий подход к программированию. Основной список операторов вырезан и заменен на <набор операторов>. Конечный вид программы будет приведен в главе “Объектное программирование” объектов.
Program redactor;
uses crt,printer; {подключение модулей}
label l1,l2,l3,l4; {метки}
Var a,f,f1,a2:string; {раздел описаний}
b,k:char;
c,u,y,a1,b1:text;
d,e,i,j,p,z:integer;
c1:boolean;
Procedure oform; {процедура оформления начала программы}
Begin
<набор операторов>
End;
Begin
oform; {оформление начала программы}
<набор операторов>
Writeln('Новый файл(New),Открыть файл(Open),Редактирование(Redact),'); {вывод
альтернативных функций}
Writeln('Просмотр результатов(Search),Выход(Any key)');
b:=readkey; {выбор нужной функции}
case b of {оператор варианта}
По нажатию соответствующей клавиши происходит выбор функции.
'n','в':Begin
l1:<набор операторов> {выполнение функции}
End;
'o','й':Begin
l2:<набор операторов> {выполнение функции}
End;
'r','Є':Begin
l3:<набор операторов> {выполнение функции}
End;
's','ы':Begin
l4:<набор операторов> {выполнение функции}
End;
End;
<набор опреаторов>
Writeln('Новый файл(New),)Открыть файл(Open),Редактировать(Redact)'); {запрос о выборе перед
выходом}
Writeln('Просмотр результатов(Search),Выход(Any key)');
b:=readkey; {выбор варианта}
<набор операторов>
case b of {оператор варианта}
'n','т':GoTo l1; {ссылка на метку}
'o','щ':GoTo l2;
'r','к':GoTo l3;
's','ы':GoTo l4;
End;
Набор операторов безусловного перехода для возвращения к той или иной функции.
<набор операторов>
End.
На экран выводится список возможных функций программы. Для выбора определенной функции необходимо нажать соответствующую клавишу (указана в скобках заглавной буквой). Затем оператор варианта запускает нужную функцию. Как видно, учтен случай непереключенного алфавита (буквы вводятся как латинские, так и русские).
Перед выходом вновь выводится данный запрос (так как цикл неуместен) и в случае выбора определенной функции происходит ссылка на функцию.
Интерфейс структурной программы
Доработка программы.
После отладки начальной программы потребовалось ввести дополнительные функции. Помимо стандартной функции создания и открытия готового теста, появились такие как редактирование тестов, подсчет результатов и выставление оценки, таймер, составление отчета, защита тестов от просмотра. Но самое главное- это усовершенствование интерфейса, введение оконной диалоговой системы.
Рассмотрим перечисленные функции. Функция подсчета результата записана так:
z:=p*100 div z; {расчет количества правильных ответов}
Writeln('количество правильных ответов: ',p);
Write('оценка '); {выставление оценки}
If z>=90 Then Begin
Writeln('5')
Writeln(b1,’5’);
End;
else If z>=70 Then Begin
Writeln('4')
Writeln(b1,’4’);
End;
else If z>=40 Then Begin
Writeln('3')
Writeln(b1,’3’);
End;
else Begin
Writeln('2')
Writeln(b1,’2’);
End;
Readln;
Write('Фамилия: '); {вписывание фамилии}
Readln(a);
d:=length(a); {выставление пробелов}
Write(b1,a); {запись в файл}
For i:=1 to 14-d do Write(b1,' ');
Write('Имя: '); {вписывание имени, процедура повторяется}
Readln(a);
Write(b1,a);
d:=length(a);
For i:=1 to 11-d do Write(b1,' ');
Write('Отчесчтво: '); {вписывание отчества, процедура повторяется }
Readln(a);
Write(b1,a);
d:=length(a);
For i:=1 to 17-d do Write(b1,' ');
Write(b1,f);
d:=length(f);
For i:=1 to 8 do Write(b1,' ');
GetDate(g1,g2,g3,g4); {проставление даты}
Writeln(b1,g3,'.',g2,'.',g1);
close(b1);
Window(15,10,50,19);
TextBackGround(black);
clrscr;
Программа рассчитывает количество правильных ответов по формуле, в соответствии с этим выставляет оценку, спрашивает ваши ФИО, записывает их в файл, проставляет название теста и дату его прохождения. При этом используется метод работы со строками: конкатенация(слияние) строк. Проблемой стало корректное вписывание в файл строки, так как количество букв может быть разным, поэтому программа проставляет пробелы в файл между данными, используя данные о длине строк фамилии, имени, отчества и вычитая их из постоянного числа
Таймер, системное время.
Таймер был разработан для отсчета времени на тест, время вводится предварительно составителем теста. Кроме того, параллельно с выводом времени на тест выводится текущее системное время. Действие таймера основано на переменной-счетчике, которая через определенные промежутки времени уменьшает свое значение на 1(секунду). Системное время выводится благодаря процедуре GetTime.
Repeat {цикл счетчика времени}
Window(60,20,70,21); {окно вывода времени}
TextBackGround(black);
clrscr;
z2:=z2-1; {обратный отсчет секунд}
If z2<0 Then Begin {обнуление счетчика}
z1:=z1-1;
z2:=60;
End;
If (z1=0)and(z2=0) Then GoTo l1; {проверка исхода времени}
GetTime(g1,g2,g3,g4); {вывод таймера и текущего времени}
Writeln(z1,':',z2); {вывод времени на экран}
Write(g1,':',g2,' ',g3);
Delay(1000);
until keypressed;
Объявляется переменная, из которой каждую секунду вычитается 1. Так осуществляется обратный отсчет. С исходом времени программа автоматически переходит к выставлению оценки.
Оконная система диалога.
Поскольку прошлая моя работа была посвящена диалоговым системам, я учел тот опыт, но в этой программе сделал нововведение, приблизившее программу к современному «оконному» виду.
Над оформлением окна пришлось посидеть не один час, так как обычное окно в виде квадрата на экране совсем не привлекательно. Я изучил строение окон в среде MS-DOS и попытался воссоздать дизайн окна в своей программе. Если вы когда-либо видели схему окна в MS-DOS, то заметили, что окно обрамляется двойной рамкой, наверху которой находится название окна. Здесь мне помогло хитрое решение. Я заглянул в таблицу символов ASCII и нашел символ двойной рамки! Далее все просто: открывается окно, закрашивается, по краям с помощью циклов рисуется рамка и выводится название окна. Но это еще не все. Внутри окна открывается другое окно того же цвета, чтобы было незаметно. Теперь при вводе или выводе данных рамка не будет двигаться вместе с текстом, разрываться и т. д. Мы получаем полноценное окно.
Я сделал оформление окна в виде процедуры, необходимо лишь ввести координаты окна и его название. Ниже приведен код оформления окна:
Procedure windows(x,y,x1,y1:integer; b:string);
Var a,t:integer;
Begin
Window (x+1,y+1,x1+1,y1+1); {рисование тени от окна}
TextBackGround(black);
clrscr;
Window(x,y,x1,y1); {рисование окна}
TextBackGround(blue);
clrscr;
TextColor(darkgray); {цвет текста}
Write(' ');
Write(chr(201)); {рисование уголка}
For a:=1 to 4 do Write(chr(205)); {рисование полосы}
Write(' ');
TextColor(green); {цвет текста}
Write(b); {вывод названия окна}
Write(' ');
TextColor(darkgray); {цвет текста}
For a:=1 to (x1-x-9-length(b)) do Write(chr(205)); {рисование линии}
Writeln(chr(187)); {рисование уголка}
For a:=1 to (y1-y-1) do Begin {рисование линий по бокам}
Write(' ');
Write(chr(186));
For t:=1 to (x1-x-3) do Write(' ');
Writeln(chr(186));
End;
Write(' ');
Write(chr(200)); {рисование уголка}
For a:=1 to (x1-x-3) do Write(chr(205)); {рисование линии}
Write(chr(188)); {рисование уголка}
Window(x+2,y+1,x1-2,y1-1); {открытие окна ввода внутри окна}
TextColor(black);
End;
Здесь все довольно просто: окно открывается оператором Window с указанием координат. По завершении текущего сеанса окно закрывается (закрашивается) той же командой. В данной программе окна закрываются и открываются много раз, запрашивая каждое свои данные, что выглядит намного проще, чем множество строк на экране, не так ли?
Вот как это выглядит в программе:
Window(10,22,69,22); {указывается окно с координатами}
TextBackGround(green); {задается цвет фона}
clrscr; {окно закрашивается}
Введение процедур. Основные функции редактора.
Как видно в структурной программе, функции обозначены в операторе варианта case. Для удобства обращения к ним и для установления более эффективных связей между ними я решил вынести функции в отдельные процедуры. Это создало дополнительные трудности: потребовалось изменить структуру переменных, ввести локальные переменные. В результате общий вид программы изменился, увеличилось ее быстродействие.
Я до сих пор говорил об основных функциях редактора, но не показывал их программного кода. Начнем с функции создания теста. Она создает файл теста и файл ответов, последовательно записывает вопросы и ответы и затем закрывает файл.
Procedure NewF;
Var h1:string; {объявление локальных переменных}
Begin
Window(10,10,53,15);
TextBackGround(black);
clrscr;
Window(20,10,66,15); {начальное окно}
TextBackGround(blue);
clrscr;
TextColor(black);
Write('сохранить файл как ');
Readln(a); {ввод пути создаваемого файла без расширения}
a:=a+'.ts'; {дописывание расширения}
h1:=a;
Assign(c,a); {связь переменной с файлом вопросов}
a:=a+'o'; {изменение расширения}
Assign(u,a); {связь переменной с файлом ответов}
Rewrite(c);
Rewrite(u);
Window(20,10,66,15); {закрытие окна}
TextBackGround(black);
clrscr;
Window(30,5,50,10); {открытие окна характеристик}
TextBackGround(yellow);
clrscr;
GoToXY(30,6);
Write('кол-во вопросов ');
Readln(d); {ввод количества вопросов}
Writeln(c,' ',d);
GoToXY(30,8);
Writeln('название теста '); {ввод названия теста}
Readln(f);
Writeln(c,f);
Writeln('пароль на защиту');
Readln(f); {ввод пароля}
Writeln(u,f);
Window(30,5,50,10);
TextBackGround(black);
clrscr;
For i:=1 to d do Begin
Writeln(c);
Window(10,10,53,20); {окно вопроса}
TextBackGround(lightgray);
clrscr;
Writeln(i,'-й вопрос: ');
Readln(a); {ввод вопроса}
Str(i,f);
f:=f+')'; {запись вопроса в файл}
Writeln(c,f);
Writeln(c,a);
Window(55,10,80,15); {окно количества ответов}
TextBackGround(cyan);
clrscr;
Write('количество ответов на ',i,'-й вопрос ');
Readln(e); {ввод количества ответов}
Window(10,10,53,20); {окно ответов}
TextBackGround(lightgray);
clrscr;
For j:=1 to e do Begin
Write(' ',j,')');
Readln(a); {ввод ответов}
Str(j,f);
a:=' '+f+')'+a;
Write(c,a);
End;
Write(c,'&'); {запись в файл конца ввода}
Window(55,10,80,15);
TextBackGround(cyan); {окно правильного ответа}
clrscr;
Write('Правильный ответ: ');
Readln(b); {ввод правильного ответа}
Writeln(u,b);
End;
close(u); {закрытие файлов и окон}
Reset(u);
Readln(u);
close(c);
Window(55,10,80,15);
TextBackGround(black);
clrscr;
End;
В этой, как и в других функциях, работающих с файлами, я столкнулся с проблемой записи тестов в файлах. Во-первых, я решил разделить сам тест и ответы к нему. Тест находится в файле с расширением qs, а ответы к нему- в файле с расширением qso. Второй проблемой стала остановка чтения вопроса, ведь вопросы должны выводиться не подряд, а по очереди. В связи с этим я использовал символ «&» в конце каждого вопроса и указал программе читать до этого символа, но сам символ не выводить. Можно было использовать счетчик строк, который останавливает программу после прочтения двух строк (вопрос и варианты ответов), но в случае сбоя тест приходит в негодность. Далее требовалось разместить данные о названии теста, количестве вопросов, пароле и т. п.