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Activités préparatoires#

Spécifier et mettre au point ses programmes

Activité 1 La chasse aux bugs#

faire échouer un programme qui « marche presque »

Durée : 20 min · Sans ordinateur, par deux, crayon en main

Consignes

  • Les réponses et les tableaux s’écrivent sur le cahier.

  • Un programmeur pressé a écrit deux fonctions. Il affirme : « je les ai essayées, elles marchent ». Vous êtes testeurs : votre mission est de les faire échouer.

  • Un cas se note en trois colonnes : ce qu’on donne à la fonction, ce qu’elle devrait renvoyer d’après la commande du client, ce qu’elle renvoie vraiment (obtenu en exécutant le code à la main).

Exercice 1 — La mention au bac #

La commande du client : « La fonction reçoit une note sur 20. Elle renvoie "Tres bien" à partir de 16, "Bien" à partir de 14, "Assez bien" à partir de 12, "Admis" à partir de 10 et "Refuse" en dessous de 10. »

def mention(note):
    if note >= 16:
        return "Tres bien"
    elif note >= 14:
        return "Bien"
    elif note > 12:
        return "Assez bien"
    elif note >= 10:
        return "Admis"
    else:
        return "Refuse"

  1. Recopier sur le cahier le tableau suivant, en prévoyant une ligne par cas essayé.

    note donnée résultat attendu résultat obtenu
    … … …

    Le programmeur a essayé les notes 17, 15 et 8 : remplir les trois premières lignes du tableau. Ses essais prouvent-ils que la fonction est correcte ?

  2. Chercher une note entre 0 et 20 pour laquelle la fonction se trompe, et l’ajouter au tableau. Quelle ligne du programme est en cause ?

  3. Si vous deviez n’essayer que cinq ou six notes, lesquelles choisiriez-vous pour avoir le plus de chances de débusquer ce genre d’erreur ? Pourquoi celles-là ?

  4. Que renvoient mention(23) et mention(-5) ? Est-ce la faute du programme ou de celui qui l’appelle ? Que vaudrait-il mieux que le programme fasse ?

Corrigé

1. 17 : attendu "Tres bien", obtenu "Tres bien" ; 15 : "Bien" et "Bien" ; 8 : "Refuse" et "Refuse". Les trois essais sont justes, mais ils ne prouvent rien : ils ne passent jamais par la branche "Assez bien", ni près d’une frontière.

2. 12 : attendu "Assez bien" (« à partir de 12 »), obtenu "Admis". En cause : elif note > 12:, qui exclut \(12\) ; il faut >=. Les notes strictement supérieures à \(12\) sont bien traitées (12.5 ou 13 donnent "Assez bien") : seule la valeur exacte de la frontière révèle l’erreur.

3. Les valeurs limites : \(10\), \(12\), \(14\), \(16\) (chaque frontière), plus les extrémités \(0\) et \(20\). Les erreurs se cachent presque toujours sur les frontières entre deux cas (> au lieu de >=), qu’un essai « au milieu » ne touche jamais.

4. mention(23) renvoie "Tres bien" et mention(-5) renvoie "Refuse", sans aucune alerte. C’est l’appel qui est fautif (la commande dit « une note sur 20 »), mais le programme le laisse passer en silence : il vaudrait mieux qu’il refuse une note hors de \([0 \,;\, 20]\), en s’arrêtant avec un message clair.

Exercice 2 — La moyenne d’une classe #

La commande du client : « La fonction reçoit le tableau des notes d’une classe et renvoie leur moyenne. »

def moyenne(notes):
    total = 0
    for i in range(1, len(notes)):
        total = total + notes[i]
    return total / len(notes)

  1. Le programmeur a essayé moyenne([0, 10, 20]) et moyenne([0, 0]). Recopier sur le cahier le tableau suivant, exécuter ces deux appels à la main et le remplir.

    tableau donné résultat attendu résultat obtenu
    … … …

  2. Trouver un tableau pour lequel la fonction se trompe, et l’ajouter au tableau. Expliquer l’erreur en une phrase.

  3. Pourquoi les deux essais du programmeur n’avaient-ils rien révélé ?

  4. Que se passe-t-il lors de l’appel moyenne([]) ? Que devrait prévoir la commande du client ?

Corrigé

5. moyenne([0, 10, 20]) : la boucle additionne notes[1] et notes[2], total vaut \(30\), résultat \(30 / 3 = 10{,}0\) (attendu \(10\) : juste). moyenne([0, 0]) : \(0 / 2 = 0{,}0\) (juste).

6. Par exemple moyenne([10, 10]) : attendu \(10\), obtenu \(5{,}0\) (ou moyenne([12, 14, 16]) : attendu \(14\), obtenu \(10{,}0\)). La boucle commence à l’indice 1 : la première note est oubliée dans la somme, alors qu’on divise bien par le nombre total de notes. Il faut range(len(notes)).

7. Dans les deux essais, la première note valait \(0\) : l’oublier ne change pas la somme. Le programme a donné le bon résultat par hasard.

8. moyenne([]) provoque une division par zéro : comme len(notes) vaut \(0\), Python s’arrête et signale l’erreur ZeroDivisionError. La commande devrait préciser ce qui est permis : « le tableau ne doit pas être vide » (ou bien ce que la fonction doit renvoyer dans ce cas).

Exercice 3 — Ce qu’on a découvert #

  1. Recopier et compléter sur le cahier avec vos mots.

    • Un programme qui donne le bon résultat sur quelques essais …

    • Les cas qui font le plus souvent échouer un programme sont …

    • Pour savoir si un résultat est juste, il faut d’abord savoir précisément …

    • Refaire tous ces essais à la main après chaque correction est long : on aimerait …

Corrigé

9.

  • Un programme qui donne le bon résultat sur quelques essais peut quand même être faux.

  • Les cas qui font le plus souvent échouer un programme sont les valeurs limites (les frontières entre deux cas, les extrémités), le tableau vide, et les données hors du domaine prévu.

  • Pour savoir si un résultat est juste, il faut d’abord savoir précisément ce que la fonction doit faire, et pour quelles données (la commande du client).

  • Refaire ces essais à la main est long : on aimerait les écrire une fois pour toutes, et que la machine les vérifie à chaque modification.