23.7. Получение решения задачи (этап 5)

Определения и обозначения

Получение решения задачи — выполнение разработанной программы на компьютере для конкретных исходных данных и получение результата. Иными словами, программу запускают, чтобы она выполнила алгоритм не в теории, а для заданных значений. Этот этап нужен, чтобы получить ответ на поставленный в задаче вопрос.

Исходные данные — значения, которые вводят в программу или задают перед её запуском для решения задачи. Например, если программа складывает числа, исходными данными будут два числа. Их нужно подготовить заранее и вводить так, как предусмотрено программой, иначе она может обработать значения не в том порядке.

Результат — выходные данные, полученные после выполнения программы и соответствующие условию задачи. Результат может быть числом, текстом или другим ответом, предусмотренным задачей. Это понятие помогает не путать сам факт вывода с правильным решением: ответ ещё нужно сопоставить с вопросом.

Тестовый пример — набор исходных данных, для которого заранее можно определить или проверить ожидаемый результат. Например, для сложения 3 и 5 заранее ясно, что ответ должен быть 8. Тесты нужны, чтобы проверить, правильно ли программа работает на разных входных значениях.

Как это устроено

Получение решения следует за разработкой программы: алгоритм уже записан на языке программирования и готов к выполнению. Пока программа не запущена, у нас есть только описание действий, но нет ответа для конкретных значений. Поэтому запуск связывает готовый алгоритм с практической задачей и её данными. Если программа ещё не подготовлена, получать решение на компьютере пока нечем.

Перед запуском подготавливают исходные данные и проверяют, в каком порядке их нужно вводить. Программа ожидает определённый формат: например, сначала одно число, затем другое, или значения, разделённые пробелом. Если изменить порядок, программа может выполнить вычисление, но ответ будет относиться к другим данным. Соблюдение формата помогает избежать ошибок ввода и делает результат осмысленным.

Во время выполнения программа обрабатывает введённые данные по заданному алгоритму и формирует выходные данные. Компьютер последовательно выполняет команды: получает значения, применяет к ним операции и выводит предусмотренный ответ. Поэтому на этом этапе важно дать программе именно те значения, для которых нужно решить задачу. На экране или в файле появляются выходные данные, которые затем можно изучить.

Полученный результат сопоставляют с условием задачи, потому что сам по себе вывод ещё не доказывает, что задача решена. Нужно проверить, отвечает ли он на поставленный вопрос и соответствует ли ожидаемому смыслу. Например, если требуется найти большее число, программа должна вывести одно из введённых чисел, а не их сумму. Для теста с известным ответом сравнение можно выполнить напрямую.

Проверку проводят на разных тестовых примерах, включая простые и граничные случаи. Один обычный пример показывает, как программа работает в типичной ситуации, а особый тест помогает обнаружить ошибку в условии или обработке необычных значений. Если ожидаемый и фактический результаты не совпали, возвращаются к проверке данных, алгоритма и программы. После исправления проверку повторяют, чтобы убедиться, что решение стало верным и на других тестах.

Проверка решения задачи при выполнении программы

Пользуйтесь таблицей как последовательным планом: переходите к следующему этапу после проверки предыдущего. Если ошибка появилась при вводе, сначала исправьте данные; если ответ не совпал с ожидаемым, проверьте алгоритм и программу. Повторный запуск на разных тестах помогает убедиться, что исправление не решило только один частный случай.

Разбор задач

Задача 1. Программа вычисляет сумму двух чисел; проверьте её на входных данных 3 и 5. Сначала определим ожидаемый результат вручную, чтобы было с чем сравнить вывод. Затем выполним проверку по шагам.

1. Подготавливаем исходные данные: первое число 3, второе число 5.
2. Вводим значения именно в том порядке, который ожидает программа, и запускаем её.
3. Складываем числа самостоятельно: 3 + 5 = 8.
4. Сравниваем ожидаемую сумму с выходными данными программы; при совпадении этот тест пройден.

Ответ: ожидаемая сумма равна 8. Если программа вывела другое значение, одного теста недостаточно для поиска причины, но уже ясно, что результат надо перепроверить.

Задача 2. Программа находит большее из двух чисел; проверьте пары 4 и 9, 7 и 7. Первая пара проверяет обычную ситуацию, когда одно число больше другого. Вторая нужна потому, что одинаковые значения могут потребовать отдельной проверки условия сравнения.

1. Для пары 4 и 9 заранее определяем большее число: это 9.
2. Вводим эту пару и сравниваем вывод программы с ожидаемым ответом 9.
3. Для пары 7 и 7 ожидаем, что программа сообщит значение 7; проверяем, как она обрабатывает равенство.
4. Если вывод в обоих случаях соответствует ожиданиям, эти два теста пройдены; затем полезно проверить и другие значения.

Ответ: для пары 4 и 9 программа должна выдать 9, а для пары 7 и 7 — 7. Второй тест особенно полезен: он помогает заметить ошибку, если программа учитывает только случай строгого превосходства одного числа.

Задача 3. Программа вычисляет частное двух чисел; подберите тесты для обычного деления, деления на ноль и отрицательных значений. Здесь нужно проверить не только вычисление, но и то, предусмотрена ли реакция на недопустимые исходные данные. Сначала отделим допустимые примеры от случая, который нельзя обрабатывать как обычное деление.

1. Для обычного деления возьмём 8 и 2: ожидаемое частное равно 4.
2. Для отрицательного значения проверим, например, −8 и 2: ожидаемый результат равен −4.
3. Отдельно попробуем делитель 0, например 8 и 0; обычного частного в этом случае нет.
4. Проверим, сообщает ли программа о недопустимом вводе или действует другим предусмотренным способом, а не выдаёт обычный числовой ответ.

Ответ: тесты 8 и 2, а также −8 и 2 проверяют корректность вычисления частного. Пара 8 и 0 проверяет обработку недопустимого случая; программа должна реагировать на него так, как предусмотрено при разработке.

Типичные ошибки

Считать запуск доказательством правильности. Программа может выполниться без сообщения об ошибке, но использовать неверный алгоритм или выдать не тот ответ. Так думают, потому что успешный запуск заметен сразу, а смысл вывода требует отдельной проверки. Проверьте результат на примере с заранее известным ответом и сравните его с условием задачи.

Ограничиться одним набором данных. Программа может правильно решить один пример и ошибиться на других значениях или в граничной ситуации. Это происходит, когда тест выбирают только для удобства и считают его достаточным. Проверьте несколько разных случаев, в том числе простые и особые значения.

Ввести данные в неверном порядке или формате. Тогда программа может обработать значения не так, как задумано, или завершиться с ошибкой. Причина часто в том, что порядок ввода кажется несущественным, хотя команды программы рассчитаны на конкретную последовательность. Сверьте ввод с тем, что ожидает программа, и повторите запуск.

Не сверять вывод с условием и ожидаемым ответом. Формально полученные выходные данные могут не отвечать на поставленный вопрос. Так случается, если внимание сосредоточено на выводе компьютера, а не на смысле задачи. Спросите себя, решает ли ответ задачу, и сравните его с результатом, который должен получиться на выбранном тесте.

Связь с другими темами

Для получения решения нужны условие задачи, исходные и выходные данные, алгоритм решения и программа, записанная на языке программирования. Условие помогает понять, какой ответ требуется, а алгоритм задаёт порядок действий. Программа превращает алгоритм в команды, которые компьютер может выполнить; введённые данные позволяют применить эти команды к конкретному случаю.

Получение решения связано с отладкой программ, проверкой алгоритмов и решением задач с помощью компьютера. Отладка помогает обнаруживать и исправлять ошибки, а тестирование показывает, как программа ведёт себя на разных входах. Этот этап полезен каждый раз, когда нужно убедиться, что компьютерная программа действительно выполняет поставленную задачу.

Что запомнить

• Программа получает решение только после выполнения на конкретных исходных данных.
• Данные нужно вводить в предусмотренном порядке и формате.
• Полученный результат проверяют по условию задачи.
• Для проверки используют несколько тестовых примеров.
• Полезно проверять особые и граничные случаи.
• Если результат неверен, нужно искать причину в данных, алгоритме или программе.