数独sudoku（五）单元测试和正确性测试
大家好，今天对之前实现的两个子功能进行单元测试和正确性测试。
Github完整项目地址：https://github.com/surpasss/software-engineering
单元测试
根据教材定义，单元是可以独立编译的最小组件，单元测试是根据详细设计规格的说明，重点测试分支、循环、以及独立路径的执行，发现更多单元内部错误。单元测试的内容集中在以下5个方面：模块接口、局部数据结构、执行路径、边界条件、异常处理。可以看出单元测试是白盒测试，由编码人员和相关技术人员完成。我对着那两份短短的代码和教材上的短短两面思考了很久，究竟如何对那两个子功能进行单元测试。从我之前的两次博客中的最终代码可以看出，代码结构挺清楚，也没用到什么复杂的数据结构，而且编译没有报错，运行结果也正确，所以我觉得代码功能上没有问题，因为确实比较短小，本质就一个函数，而被拆成了多个函数。
我觉得对于我的代码而言，单元测试更多的是处理异常情况，其中可能会出现异常情况的地方就是文件，因为求解数独是需要传入残局文件的路径，如果该路径找不到应该报错（题目中已说明残局文件的数独格式正确，所以不用考虑）。但是呢，虽然残局文件的数独格式正确，但是毕竟是用户操作，可以输入任意字符串，所以也可能输入的路径存在，可以打开该文件，但是不是合格的残局，对此也应该处理。
上一段考虑了两种可能异常情况，这两种异常情况我之前的代码都没有做处理。对于第一种情况，补充后的代码如下：
//打开文件
ifstream in (path);
if (!in)
{
cout << "Open File Failed!" << endl;
return;
}
ofstream out("sudoku.txt");
if (!out)
{
cout << "Open File Failed!" << endl;
return;
}
对于第二种情况，也很好判断，补充后的代码如下：
for(int i = 0; i < 9; i++)
for (int j = 0; j < 9; j++)
{
map[i][j] = s.at(index) - '0';
if (map[i][j] < 0 || map[i][j] > 9)
{
cout << "File Format Error!" << endl;
return;
}
index += 2;//跳过空格或者行末换行符
}
由于目前还尚未将两个子功能组合起来，因此搭建一个简单的驱动模块，驱动模块代码如下：
int main()
{
char str[100] = "C:\\Users\\lenovo\\Desktop\\sudoku\\MySudoku\\Debug\\checkboard.txt";
SolveSudoku(str);
char str1[100] = "C:\\Users\\lenovo\\Desktop\\sudoku\\MySudoku\\Debug";
SolveSudoku(str1);
char str2[100] = "C:\\Users\\lenovo\\Desktop\\sudoku\\Others\\file.cpp";
SolveSudoku(str2);
}
运行截屏为：
可以看到测试结果符合预期。
正确性测试
具体情况还应该具体分析，在我的代码中，一个单元即一个模块，即一个子功能。我觉得子功能已经足够小了，不能放到集成测试中去，集成测试应该涉及到组装合并，所以接下来分别对两个子功能进行正确性测试，题目中已说明正确性测试的输入范围为1-1000。
测试生成终局
虽然在软件设计中我已经分析了生成终局方法的可行性，但是仍然需要进行测试，因为可能存在方法以外的问题。对于生成的终局文件，需要测是否是个合法的数独、每个数独是否唯一。首先生成1000个终局，保存在sudoku.txt中，然后判断每个数独是否是合法的数独，即每列、每行、每个3×3方格都包含19。方法为：一次性读取文件中的所有数据保存在长字符串中，然后每次截取一个数独保存在整型二维数组中，用IsSudoku函数判断数独的每一行、每一列、每个3×3方格是否包含19。判断的方法很简单，可以用一个数组judge[10]保存涵盖情况，judge[i] == 0表示数字i不存在，judge[i] == 1表示数字i存在。judge数组每次初始化为0后，遍历该行或者该列或者该3×3方格的9个小方格，把小方格中数字对应的judge[i]置为1。遍历完9个小方格后，判断judge[i]（1≦i≦9）是否都为1，如果不是，则说明不是合法数独，直接退出IsSudoku函数，并打印该数独的序号，遍历完所有行、列、方块后返回true。
接下来测试每个数独是否唯一，用string strings[1000]数组保存每个数独的所有字符，然后调用IsUnique函数比较两两字符串是否相等，如果相等，打印这两个字符串的序号，如果都不相等返回true。
测试生成终局正确性的完整代码如下：
#include "define.h"
static int map[9][9];
int judge[10];
string strings[1000];
bool IsSudoku()
{
for (int i = 0; i < 9; i++)//遍历1-9行
{
memset(judge, 0, sizeof(judge));
for (int j = 0; j < 9; j++)//遍历该行的每个小方格
{
int x = map[i][j];
judge[x] = 1;
}
for (int k = 1; k <= 9; k++)
{
if (judge[k] != 1)
return false;
}
}
for (int i = 0; i < 9; i++)//遍历1-9列
{
memset(judge, 0, sizeof(judge));
for (int j = 0; j < 9; j++)//遍历该列的每个小方格
{
int x = map[j][i];
judge[x] = 1;
}
for (int k = 1; k <= 9; k++)
{
if (judge[k] != 1)
return false;
}
}
//遍历每个3*3方块
for(int i = 0; i < 9; i += 3)
for (int j = 0; j < 9; j += 3)
{
memset(judge, 0, sizeof(judge));
//遍历该方块的每个小方格
for (int a = 0; a < 3; a++)
for (int b = 0; b < 3; b++)
{
int x = map[i + a][j + b];
judge[x] = 1;
}
for (int k = 1; k <= 9; k++)
{
if (judge[k] != 1)
return false;
}
}
return true;
}
bool IsUnique(int n)
{
bool flag = true;
for(int i = 0; i < n; i++)
for (int j = i + 1; j < n; j++)
{
if (strings[i] == strings[j])
{
printf("Wrong! position %d and position %d are same.\n", i, j);
flag = false;
}
}
return flag;
}
void TestCreate()
{
//一次性读文件，保存在字符串s中
ifstream in("1000.txt");
if (!in)
{
cout << "Open File Failed!" << endl;
return;
}
stringstream buf;
buf << in.rdbuf();//一次性读取
string s = buf.str();
in.clear();
in.close();
//判断每个数独是否合法
int index = 0;//字符串s的当前下标
bool flag = true;
while (index + 161 <= s.length())
{
for (int i = 0; i < 9; i++)
for (int j = 0; j < 9; j++)
{
map[i][j] = s.at(index) - '0';
index += 2;//跳过空格和行末换行符
}
index += 1;//跳过数独间的换行符
if (!IsSudoku())
{
cout << "Wrong! " << "Postion: " << (index - 1) / 163 << endl;
flag = false;
}
}
if (flag == true)
{
cout << "Right, all sudokus are legal." << endl;
}
//判断每个数独是否唯一
int num = (s.length() + 2) / 163;
for (int i = 0; i < num; i++)
{
strings[i] = s.substr(i * 163, 161);
}
if (IsUnique(num))
{
cout << "Right, all sudokus are unique." << endl;
}
}
已保证测试代码无误的情况下，运行结果为：
测试求解数独
之前在求解数独的博客中，分别求解1e6个全是0的残局和1e6个不需填充的终局，测试结果无误。测试只能发现错误，并不能证明完全正确，所以还应当考虑更多的方法。这次我采取的方法是：对之前生成的保存1000个终局的1000.txt文件的每一个数独，每一行随机选择一个数字置换为0，生成残局文件test_solve.txt。然后对该残局文件进行求解数独，把求解结果保存在sudoku.txt文件中。之后一次性读取1000.txt和sudoku.txt文件，比较这两个文件的内容是否相等。如果相等，则说明求解无误，否则说明存在问题。
这个方法理论上没有问题，因为生成的每个残局只有一种求解结果，就是1000.txt文件中的对应终局。直接给出保证无误的测试代码，如下：
#include "define.h"
void CreateTestFile()
{
//一次性读取完整终局文件，保存在字符串s中
ifstream in("1000.txt");
if (!in)
{
cout << "Open 1000.txt Failed!" << endl;
return;
}
stringstream buf;
buf << in.rdbuf();//一次性读取
string s = buf.str();
in.clear();
in.close();
//随机选择每一行的某个数字置换为0
int index = 0;//字符串s的当前下标
srand((unsigned)time(NULL));
while (index + 161 <= s.length())
{
for (int i = 0; i < 9; i++)
{
int a = rand() % 9;//生成0-8以内的随机数
//cout << a << " ";//打印随机数a的值
s.at(index + a * 2) = '0';
index += 18;//跳至下一行初始位置
}
//cout << endl;
index += 1;//跳过数独间的换行符
}
//把修改后的字符串s写入test_solve.txt文件
ofstream out("test_solve.txt");
if (!out)
{
cout << "Open test_solve.txt Failed!" << endl;
return;
}
out.write(s.c_str(), index - 2);
out.clear();
out.close();
cout << "Create test_solve.txt Successed." << endl;
}
void TestSolve()
{
CreateTestFile();//生成残局文件test_solve.txt
char fileName[] = "test_solve.txt";
SolveSudoku(fileName);//求解残局文件，结果保存在sudoku.txt文件中
//一次性读取1000.txt
ifstream in_1("1000.txt");
stringstream buf_1;
buf_1 << in_1.rdbuf();//一次性读取
string s1 = buf_1.str();
in_1.clear();
in_1.close();
//一次性读取sudoku.txt
ifstream in_2("sudoku.txt");
stringstream buf_2;
buf_2 << in_2.rdbuf();
string s2 = buf_2.str();
in_2.clear();
in_2.close();
//比较1000.txt和sudoku.txt的内容是否相等
if (s1 == s2)
{
cout << "Confirm Right." << endl;
}
else
{
cout << "Confirm Wrong!" << endl;
}
}
运行结果为：
浙公网安备 33010602011771号