9.2. Типы ошибок в программе. Исправление ошибок

Если программа только что составлена, то в очень редких случаях она не содержит ошибок. Нужно заранее настраиваться на то, что в программе есть ошибки, и их нужно найти и исправить.
Можно выделить три типа ошибок:

• синтаксические ошибки, т. е. несоответствие конструкций в программе правилам Basic. Эти ошибки самые простые, их легко исправить. При вводе оператора, содержащего синтаксическую ошибку на экране, как правило, появляется указание на то место в операторе, где эта ошибка сделана, и на то, какого рода эта ошибка. То есть машина сама контролирует соответствие вводимой программы правилам языка. Однако в обнаружении и исправлении синтаксических ошибок нельзя полностью положиться на ЭВМ. Предположим, что при умножении переменной А на 2 вы забыли написать знак умножения (т. е. вместо А*2 .в программе написано А2). Однако машина не воспринимает эту запись как ошибочную, считая, что вы используете переменную с именем А2 (что допускается правилами Basic). Программа может быть даже выполнена, но она не даст правильного результата.
• ошибки в организации программы. Например, в программе имеется оператор

GO ТО 500 а оператора с номером 500 в программе нет.

При выполнении такого оператора машина выдает соответствующее сообщение об ошибке.

• ошибки в алгоритме. Эти ошибки труднее всего найти. Они не могут быть обнаружены машиной, так как она не “знает” решаемой задачи. Это, например, так называемые зацикливания, когда программа не выходит из цикла и ничего не печатает. Иногда просто высвечиваются неправильные результаты или результаты вычисляются правильно, но не выводятся из-за отсутствия оператора PRINT. В этом случае нужно остановить выполнение программы и просмотреть программу внимательно.

Однако, как правило, сразу за дисплеем найти ошибки не удается. В этом случае нужно сесть за стол (выключить машину) и применить очень действенный метод проверки работы вашей программы, который называется: выполнение программы вручную. Для этого нужно представить себе, что вы — машина, и, начав с первого оператора программы, выполнять оператор за оператором, пока не будет обнаружена причина неправильной работы программы. Нужно выполнять эту работу методично и терпеливо, отключив свой интеллект, не делая правдоподобных догадок и не перескакивая через несколько операторов.

Конечно, лица, имеющие опыт составления программ и работы на ЭВМ, обычно выполняют эту работу до первого выхода на машину. Тем, кто только приступает к изучению программирования, требуется некоторое время, чтобы уяснить, как машина воспринимает и выполняет операторы программы. И в первых своих программах новички делают ошибки, которые они сами обнаружить не в состоянии. Они могут, поверить в ошибки, только если машина не выполняет составленную ими программу или выполняет ее неправильно.

Чтобы имитировать работу ЭВМ, нужно хорошо понимать, как она работает. Представим себе, что мы остановили выполнение программы и заглянули внутрь ЭВМ. Что бы мы там “увидели”?

1. В памяти записана программа в той форме, в которой мы ее ввели.

2. В другом участке памяти располагаются переменные, которые были созданы к настоящему моменту. Каждая переменная занимает свое место в памяти (ячейку памяти) и имеет значение.

3. В памяти хранится еще одна специальная переменная, в которой находится номер выполняемой в данный момент строки (оператора). То есть машина “знает”, в каком месте программы она находится. После выполнения очередного оператора значение этой специальной переменной, которая имеет название указатель программы, изменяется. Если выполняемым оператором был оператор PRINT, по которому что-то появилось на экране, или оператор присваивания, по которому в ячейку памяти помещено значение, то после его выполнения значение указателя программы заменяется на следующий (в порядке возрастания) номер в последовательности операторов и машина начнет выполнять оператор с этим следующим номером.

При выполнении оператора GO TO ничего не высвечивается и не изменяются значения переменных, просто значение указателя программы заменяется на тот номер, который указан в операторе GO TO .

Оператор IF выполняется так же, как GO TO, если условие выполняется (имеет значение да). Если условие не выполняется (имеет значение нет), то в указателе программы появляется номер следующего оператора в программе.

По оператору STOP прекращается выполнение программы.

Имитируя работу машины, мы должны иметь:

• программу;
• переменные с их текущими значениями;
• значение указателя программы (номер выполняемого оператора);
• информацию, высвечиваемую на дисплее при выполнении программы.

Для нас памятью (подобной памяти ЭВМ) будет лист бумаги, на котором в отведенных местах записана эта необходимая информация.

При выполнении программы вручную удобно пользоваться следующей таблицей. Назовем ее таблицей выполнения программы.

Таблица 9.3. Таблица выполнения программы

В верхней строке этой таблицы записывается текущее значение указателя программы, т. е. номер выполняемого оператора. При изменении этого значения старый номер зачеркиваем и рядом пишем новый. В следующей строке будем записывать имя той переменной, которая впервые встретилась при выполнении программы, и ее значение.

Если значение переменной изменяется, то старое значение зачеркнем и рядом напишем новое. В основной части таблицы справа располагаем выполняемую программу, а слева выписываем то, что в соответствии с операторами PRINT должно появляться на экране.

Выполняя программу вручную, нужно на время забыть “цель” программы и выполнять оператор с номером 20 только потому, что такое значение имеет указатель программы.

Как же найти ошибку в программе, выполняя ее вручную? Для этого нужно переключаться из состояния “робота”, в котором вы находитесь, выполняя очередной оператор, в состояние человека, обладающего интеллектом. Сначала вы — “робот” и выполняете оператор точно так, как это делает машина, потом опять становитесь человеком и спрашиваете: “Тот ли получен результат, которого я ожидал?” Если — да, то продолжаете выполнение программы. Если — нет, нужно думать, почему программа работает неправильно.

Рассмотрим пример. Предположим, что мы хотим напечатать таблицу умножения для числа 12, т. е. получить на экране:

ТАБЛИЦА УМНОЖЕНИЯ НА 12

1*12=12
2*12=24
. . . . .
12* 12= 144

Для этого мы написали программу

10 PRINT “ТАБЛИЦА УМНОЖЕНИЯ НА 12"
20 Р=1
30 Р=Р+1
40 IF Р<=12 GO ТО 30
50 PRINT P; ”*12=”; P*12
60 STOP

Ввели эту программу и после ее выполнения получили на экране:

ТАБЛИЦА УМНОЖЕНИЯ НА 12

13*12 = 156

Мы видим, что получен не тот результат, который мы ожидали.

Для проверки работы программы выполним её вручную. Составим таблицу выполнения.

Таблица 9.4

Выполняя. программу, в некоторый момент осознаем, что Р изменяется, а на экране ничего не появляется (действительно, оператор печати расположен после цикла!). Правильная программа выглядит следующим образом:

10 PRINT “ ТАБЛИЦА УМНОЖЕНИЯ НА 12"
20 PRINT
30 Р=1
40 PRINT P; “*12=”; P*12
50 Р=Р+1
60 IF Р<=12 GO TO 40
70 STOP

Однако описанный метод проверки работы программы не дает результата, если вы не знаете языка Basic. Допустим, вы считаете, что * означает сложение. Тогда, например, если Р = 4, и вы выполняете вручную оператор Т=Р*Р, то Т будет иметь у вас значение 8, тогда как при выполнении этого оператора машиной Т будет присвоено значение 16. Таким образом, если результат работы программы не совпадает с ожидаемым, а выполнение программы вручную дает ожидаемый результат, то вам нужно повторить основы языка Basic.