Εκσφαλμάτωση
Κατηγορίες Λαθών

Ανεξάρτητα από το πόσο προσεκτικά έχει γράψει κάποιος ένα πρόγραμμα, τις περισσότερες φορές απρόβλεπτες καταστάσεις, κακός χειρισμός ή λογικά λάθη στο σχεδιασμό των προγραμμάτων, οδηγούν στην εμφάνιση λαθών. Τα λάθη που παρουσιάζονται κατά την εκτέλεση ενός προγράμματος, μερικές φορές μπορεί να είναι ασήμαντα, άλλες φορές όμως μπορεί να είναι ιδιαίτερα κρίσιμα, ώστε να οδηγούν στην κατάρρευση των εφαρμογών ή του συστήματος. Ένα πρόγραμμα πριν παραδοθεί για πραγματική λειτουργία, πρέπει να ελέγχεται και να είναι βέβαιο ότι παράγει σωστά αποτελέσματα. Οι κατηγορίες λαθών είναι τα συντακτικά, τα λογικά και τα αντικανονικού τερματισμού.

Λάθη κατά την υλοποίηση (Συντακτικά)

Τα λάθη κατά το χρόνο υλοποίησης προκαλούνται κυρίως από λανθασμένη σύνταξη εντολών προγράμματος. Τέτοια λάθη μπορεί να είναι
1) η λανθασμένη συγγραφή μιας δεσμευμένης λέξης της γλώσσας προγραμματισμού
2) η χρήση μιας δομής ελέγχου χωρίς την εντολή τερματισμού της.
Ένα λάθος που προκαλείται κατά τη συγγραφή του προγράμματος ανιχνεύεται από το μεταγλωττιστή, ο οποίος εμφανίζει προς τον προγραμματιστή κάποιο προειδοποιητικό μήνυμα. Αν το πρόγραμμα περιέχει ένα λάθος αυτής της μορφής, δεν επιτρέπεται η εκτέλεσή του, μέχρι να το διορθώσει ο προγραμματιστής.
Τα προγραμματιστικά περιβάλλοντα μας προφυλάσσουν αυτόματα από τα λάθη κατά την υλοποίηση, αφού παρέχουν εργαλεία αυτόματου ελέγχου σύνταξης των εντολών και παρακολουθούν τον προγραμματιστή κατά τη συγγραφή του προγράμματος. Μόλις διαπιστώσουν κάποιο συντακτικό λάθος, σταματούν και απαιτούν τη διόρθωση του. Συνήθως αντιλαμβάνονται ακριβώς το λάθος που δημιουργήθηκε και προτείνουν αναλυτικά τον τρόπο διόρθωσης του, εμφανίζοντας σε ενημερωτικό πλαίσιο την ορθή σύνταξη της εντολής που προκλήθηκε το λάθος.

Λάθη κατά την εκτέλεση (Αντικανονικού Τερματισμού)

Τα λάθη που προκαλούνται κατά το χρόνο εκτέλεσης του προγράμματος είναι πιο επώδυνα γιατί συνήθως εμφανίζονται σε πραγματικό περιβάλλον εκτέλεσης και τις περισσότερες φορές προκαλούν τον αντικανονικό τερματισμό της εφαρμογής και το κρέμασμα του συστήματος.
Όταν ένα λάθος προκληθεί κατά την εκτέλεση της εφαρμογής, είναι δυνατό να αντιμετωπισθεί μόνο με τη χρήση εντολών προγράμματος που το παγιδεύουν και εκτελούν τις κατάλληλες διαδικασίες χειρισμού του. Η πρόληψη τέτοιων λαθών είναι αρκετά δύσκολη, αφού συνήθως οφείλονται σε καταστάσεις που δεν είναι εύκολο να ελεγχθούν από τον προγραμματιστή, ενώ πολλές φορές εμφανίζονται μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα.

Τέτοια λάθη είναι δυνατό να προκληθούν από την κλήση μιας διαδικασίας με δεδομένα που δεν μπορεί να χειριστεί, όπως η αναζήτηση διαγραμμένων αρχείων, η προσπάθεια διαίρεσης ενός αριθμού με το μηδέν, η υπερχείλιση μιας αριθμητικής μεταβλητής ή από δυσλειτουργία του υλικού μέρους του υπολογιστή, όπως η καταστροφή του σκληρού δίσκου του συστήματος, ο τερματισμός μιας σύνδεσης δικτύου και η αποσύνδεση του εκτυπωτή.

Λογικά λάθη

Τα λογικά λάθη είναι συνήθως λάθη σχεδιασμού και δεν προκαλούν τη διακοπή της εκτέλεσης του προγράμματος. Ενώ ο μεταγλωττιστής της γλώσσας προγραμματισμού δεν ανιχνεύει κανένα συντακτικό λάθος και κατά την εκτέλεση του προγράμματος δεν παρουσιάζονται ανεπιθύμητες καταστάσεις σφαλμάτων, τελικά δεν παράγονται τα επιθυμητά αποτελέσματα. Η ανίχνευση τέτοιων λαθών δεν είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί από κάποιο εργαλείο του υπολογιστή και διαπιστώνονται μόνο με τη διαδικασία ελέγχου και την ανάλυση των αποτελεσμάτων των προγραμμάτων.

Στην ανίχνευση ενός λογικού λάθους στις δομές επιλογής δεν αρκεί η μεμονωμένη μελέτη των συνθηκών και των ομάδων εντολών που εκτελούνται όταν μια συνθήκη είναι αληθής ή ψευδής αλλά χρειάζεται να μελετηθεί το αποτέλεσμα που παράγει ο συνδυασμός των συνθηκών και των ομάδων εντολών.

Εκσφαλμάτωση

Η διαδικασία ελέγχου, εντοπισμού και διόρθωσης των σφαλμάτων ενός προγράμματος καλείται εκσφαλμάτωση. Στόχος της διαδικασίας εκσφαλμάτωσης είναι ο εντοπισμός των σημείων του προγράμματος που προκαλούν προβλήματα στη λειτουργία του.

Η εργασία της εκσφαλμάτωσης δεν είναι εύκολη, απαιτεί βαθιά γνώση της γλώσσας προγραμματισμού και φυσικά αντίστοιχες ικανότητες από τον προγραμματιστή. Για τον εντοπισμό ενός λάθους δεν υπάρχουν ιδιαίτερα μυστικά και τρικ. Η εκσφαλμάτωση είναι ένα πρόβλημα λογικής και όσο πιο καλά αντιλαμβάνεται ο προγραμματιστής τον τρόπο που εργάζεται το πρόγραμμα, τόσο πιο εύκολα και σύντομα θα εντοπίσει λάθη που προκαλούν δυσλειτουργίες

Σε μια δομή επιλογής μπορεί να εμφανιστούν λογικά λάθη που σχετίζονται με:
• τη συνθήκη ή τις συνθήκες
• τις ομάδες εντολών που εκτελούνται όταν μια συνθήκη είναι αληθής ή ψευδής.
Όπως είδαμε παραπάνω, μερικές φορές κατά την εκτέλεση της δομής επιλογής εμφανίζονται λανθασμένα αποτελέσματα, τα οποία σχετίζονται με λογικά λάθη σε προηγούμενες εντολές, που επηρεάζουν την τιμή που λαμβάνει η συνθήκη.

Σε μια δομή επανάληψης μπορεί να εμφανιστούν λογικά λάθη που σχετίζονται με:
• τη συνθήκη επανάληψης ή τερματισμού,
• την αρχικοποίηση της συνθήκης,
• την ενημέρωση της συνθήκης εντός του βρόχου επανάληψης,
• τις εντολές που περιλαμβάνονται εντός του βρόχου.

Συμβουλές εκσφαλμάτωσης

• στους συγκριτικούς και τους λογικούς τελεστές των συνθηκών επανάληψης ή τερματισμού
• στην αρχικοποίηση της συνθήκης
• στην ενημέρωση της συνθήκης εντός του βρόχου
• στην αλληλουχία των εντολών του βρόχου και στη σειρά εκτέλεσής τους
• στο κριτήριο της περατότητας
• στην πρώτη επανάληψη και στην περίπτωση που ο βρόχος επανάληψης δεν πρέπει να εκτελεστεί ούτε μία φορά
• στην τελευταία επανάληψη

Κατά την εκσφαλμάτωση προγραμμάτων που χρησιμοποιούν υποπρογράμματα χρειάζεται να δίνεται προσοχή στον εντοπισμό λογικών λαθών που σχετίζονται με:
• την κλήση του υποπρογράμματος και το πέρασμα των παραμέτρων
• τα λοιπά λογικά λάθη που εμφανίζονται και στα προγράμματα.

Μέθοδος ελέγχου «Μαύρο Κουτί»

Ένα σενάριο ελέγχου περιγράφει τα δεδομένα εισόδου ολόκληρου του προγράμματος ή τμήματος του προγράμματος και τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Τα σενάρια ελέγχου εκτελούνται, είτε σε πραγματικό περιβάλλον προγραμματισμού είτε εικονικά με δημιουργία πίνακα τιμών των μεταβλητών. Σε περίπτωση αποκλίσεων μεταξύ των αναμενόμενων και των πραγματικών αποτελεσμάτων, υπάρχει λάθος το οποίο πρέπει να εντοπιστεί και να διορθωθεί.

Μια δημοφιλής τεχνική ελέγχου είναι ο έλεγχος μαύρου κουτιού. Ονομάζεται έτσι επειδή τα δεδομένα εισόδου στα σενάρια ελέγχου προκύπτουν από τις προδιαγραφές του προγράμματος, αγνοώντας εντελώς τον κώδικα. Δηλαδή το πρόγραμμα μοιάζει σαν να βρίσκεται μέσα σε ένα μαύρο κουτί που κρύβει το περιεχόμενό του.

Ιδανικά θα θέλαμε να ελέγξουμε όλες τις τιμές εισόδου και όλα τα πιθανά αποτελέσματα. Αυτό όμως είναι αδύνατο. Γι’ αυτό προσπαθούμε να βρούμε αντιπροσωπευτικές τιμές για τα δεδομένα εισόδου που θα παράγουν αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα. Το πρώτο βήμα είναι η δημιουργία ισοδύναμων διαστημάτων τιμών για τα δεδομένα εισόδου. Τα διαστήματα θεωρούνται ισοδύναμα, καθώς αν δεν υπάρχουν λάθη, τότε όλες οι τιμές ενός διαστήματος εισόδου θα παράγουν τιμές που θα ανήκουν στο ίδιο διάστημα αποτελεσμάτων.
Μετά τον καθορισμό των διαστημάτων πρέπει να επιλεγούν τιμές για τα σενάρια ελέγχου που να καλύπτουν όλα τα διαστήματα. Αφού τα διαστήματα είναι ισοδύναμα, μπορεί να επιλεγεί οποιαδήποτε τιμή από κάθε διάστημα. Μια καλύτερη στρατηγική είναι να γίνει έλεγχος των ακραίων τιμών κάθε διαστήματος, καθώς η εμπειρία έχει δείξει ότι τα περισσότερα λάθη γίνονται σε αυτά τα σημεία.

Είναι σημαντικό να δημιουργούνται διαστήματα και για τις μη έγκυρες τιμές εισόδου, καθώς δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι ένα πρόγραμμα θα τροφοδοτείται μόνο με έγκυρες τιμές.

Σωστό / Λάθος Ερωτήσεις Θεωρίας Εκσφαλμάτωσης:

1. Τα συντακτικά λάθη ονομάζονται και λάθη κατά την εκτέλεση.
2. Τα λάθη αντικανονικού τερματισμού ονομάζονται και λάθη κατα την υλοποίηση.
3. Τα λογικά λάθη παράγουν λανθασμένα αποτελέσματα.
4. Σε μια δομή επιλογής μπορεί να εμφανιστούν λογικά λάθη στη συνθήκη της.
5. Σε μια δομή επανάληψης μπορεί να εμφανιστούν λογικά λάθη στις εντολές της.

Απαντήσεις Θεωρίας Εκσφαλμάτωσης:

Οι απαντήσεις για τις παραπάνω ερωτήσεις τύπου Σωστό/ Λάθος είναι οι παρακάτω:
1. Λ, 2. Λ, 3. Σ, 4. Σ, 5. Σ
Αν θέλετε και άλλες ερωτήσεις τύπου Σωστού / Λάθους ή γενικότερα ερωτήσεις θεωρίας στην ύλη της πληροφορικής Γ λυκείου στο κεφάλαιο Εκσφαλμάτωσης Διόρθωση Λαθών μπορείτε να δείτε από τα τεστ, διαγωνίσματα και θεωρίες που έχουμε δημιουργήσει για να σας δώσουν την δυνατότητα να καταφέρετε υψηλό βαθμό στις πανελλαδικές εξετάσεις.

Ερωτήσεις Ανάπτυξης Θεωρίας Εκσφαλμάτωσης

Παρακάτω σας δίνουμε μερικές ερωτήσεις ανάπτυξης στη θεωρία της πληροφορικής Γ λυκείου στο 13ο κεφάλαιο του σχολικού βιβλίου για την Εκσφαλμάτωση Διόρθωση Λαθών. Μπορείτε να διαβάσετε την ύλη και στη συνέχεια να απαντήσετε. Οι λύσεις στις ερωτήσεις είναι όπως θα ζητηθούν στις πανελλήνιες εξετάσεις και γράφονται στην συνέχεια κάθε ερώτησης.

1. Ποιες είναι οι κατηγορίες λαθών στην ανάπτυξη προγραμμάτων ;

α) Συντακτικά Λάθη (λάθη κατά την υλοποίηση)
β) Λάθη αντικανονικού τερματισμού του προγράμματος (λάθη κατά την εκτέλεση)
γ) Λογικά λάθη (παράγουν λανθασμένα αποτελέσματα)

2. Τι ονομάζεται σενάριο ελέγχου ;

Ένα σενάριο ελέγχου (test case) περιγράφει τα δεδομένα εισόδου ολόκληρου του προγράμματος και τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Τα σενάρια ελέγχου εκτελούνται, είτε σε πραγματικό περιβάλλον προγραμματισμού είτε εικονικά με δημιουργία πίνακα τιμών των μεταβλητών. Σε περίπτωση αποκλίσεων μεταξύ των αναμενόμενων και των πραγματικών αποτελεσμάτων, υπάρχει λάθος το οποίο πρέπει να εντοπιστεί και να διορθωθεί.

3. Τι γνωρίζεται για την διαδικασία της εκσφαλμάτωσης;

Η διαδικασία ελέγχου, εντοπισμού και διόρθωσης των σφαλμάτων ενός προγράμματος καλείται εκσφαλμάτωση. Στόχος της διαδικασίας εκσφαλμάτωσης είναι ο εντοπισμός των σημείων του προγράμματος που προκαλούν προβλήματα στη λειτουργία του.
Η εργασία της εκσφαλμάτωσης δεν είναι εύκολη, απαιτεί βαθιά γνώση προγραμματισμού. Τα λάθη που κυρίως μας απασχολούν στη φάση της εκσφαλμάτωσης είναι τα λογικά λάθη και τα λάθη που παρουσιάζονται κατά το χρόνο εκτέλεσης του προγράμματος..

Αν θέλετε περισσότερες ερωτήσεις τύπου ανάπτυξης ή γενικότερα ερωτήσεις θεωρίας στην ύλη της πληροφορικής Γ λυκείου στο κεφάλαιο Εκσφαλμάτωσης Διόρθωσης Λαθών μπορείτε να δείτε από τα τεστ, διαγωνίσματα και θεωρίες που έχουμε δημιουργήσει για να σας δώσουν την δυνατότητα να καταφέρετε τον καλύτερο δυνατό βαθμό στις πανελλήνιες εξετάσεις.