Path Testing

Path Testing (тестування шляхів) — це метод структурного тестування (white-box testing), при якому тестувальник аналізує всі можливі логічні шляхи через програму з метою створення тестів, що забезпечують максимальне покриття коду. Він базується на аналізі графа потоку управління (Control Flow Graph, CFG) програми.

Основні терміни

1. Граф потоку управління (Control Flow Graph, CFG)

• Представляє структуру виконання програми у вигляді графа.
• Вузли (nodes) — окремі інструкції, блоки або умовні оператори.
• Ребра (edges) — можливі переходи між вузлами, залежно від умов або порядку виконання.

2. Шлях (Path)

• Це послідовність вузлів і ребер, яка описує можливий маршрут виконання програми від початку до кінця.

3. Типи шляхів:

• Простий шлях (Simple Path): шлях, у якому вузли не повторюються.
• Циклічний шлях (Cyclic Path): шлях, що містить цикл (наприклад, while або for).
• Лінійно незалежний шлях: шлях, що містить хоча б одну нову гілку, якої немає в інших шляхах.
• Базисний шлях (Basis Path): мінімальний набір незалежних шляхів, що дозволяє досягти повного покриття гілок.

Мета Path Testing

• Перевірити всі можливі варіанти проходження програми.
• Виявити:
  • логічні помилки,
  • пропущені гілки або умови,
  • мертвий код,
  • небажані петлі (infinite loops),
  • некоректну обробку умов.

Алгоритм проведення Path Testing

1. Побудова графа потоку управління (CFG) для цільового фрагменту коду.
2. Ідентифікація всіх можливих логічних шляхів у графі.
3. Вибір набору незалежних шляхів (як правило, базисних шляхів).
4. Створення тестових випадків, які дозволяють пройти ці шляхи.
5. Виконання тестів і аналіз результатів.

Приклад

def max_of_three(a, b, c):
    if a > b:
        if a > c:
            return a
        else:
            return c
    else:
        if b > c:
            return b
        else:
            return c

Граф потоку управління:

          [Start]
        |
     a > b?
     /    \
   T/      \F
 [a > c?] [b > c?]
   / \      / \
 T/   \F  T/   \F
[a] [c] [b]   [c]

Можливі шляхи:

1. a > b і a > c → return a
2. a > b і a <= c → return c
3. a <= b і b > c → return b
4. a <= b і b <= c → return c

Для повного покриття шляхів потрібно 4 тест-кейси:

• max_of_three(5, 2, 1) → шлях 1
• max_of_three(5, 2, 9) → шлях 2
• max_of_three(2, 5, 1) → шлях 3
• max_of_three(2, 5, 9) → шлях 4

Переваги Path Testing

• Дає високий рівень покриття логіки.
• Допомагає виявити складні помилки, які не видно при зовнішньому тестуванні.
• Підходить для критично важливих систем, де важлива точність логіки.

Недоліки

• Неможливість повністю охопити всі шляхи, якщо програма велика або має багато циклів (може бути нескінченна кількість шляхів).
• Висока складність, якщо код заплутаний або має багато умовних конструкцій.

Path Testing — це один із найточніших методів тестування програмної логіки.

Він дає змогу:

• виявити логічні помилки,
• досягти глибокого покриття коду,
• забезпечити якість критичних функцій.

Його доцільно використовувати при тестуванні окремих функцій, модулів, алгоритмів або життєво важливих систем, де необхідна висока точність і передбачуваність поведінки.