单元测试正确的数据结构创建

Question

如何测试数据结构是否正确构建？我正在实现一种修改后的基数树，并且想知道如何检查数据结构是否正确构建。

考虑一棵树 TreeNode {String, Int} 节点。您总是希望将新的子节点追加到值等于 0 的最深节点，如下例所示：

Root, 0
- Child_1, 5
- Child_2, 0
   - Child_3, 1

问题是，如何进行单元测试 树结构 是否如您所愿建立？TreeNode 只有一种方法，即 insert.

到目前为止我的想法是写 TreeVisitor 它将遍历树并将每个节点转换为字符串。上面示例中的树可能如下所示：

[Root, 0 [Child_1, 5][Child_2, 0 [Child_3, 1]]]

了解构建树的算法，如果我知道要插入哪些元素，我可以手动创建这样的字符串。我的单元测试看起来像这样（使用相同的示例）。

TreeNode root = new TreeNode("Root", 0);
root.insert(new TreeNode("Child_1", 5));
root.insert(new TreeNode("Child_2", 0));
root.insert(new TreeNode("Child_3", 1));
TreeVisitor visitor = new TreeVisitor();
String expected = "[Root, 0 [Child_1, 5][Child_2, 0 [Child_3, 1]]]";
asssertEquals(expected, visitor.visit(root));

我感觉这不是最好的方法。首先，一旦访问者发生变化，所有测试都将失败（简单地说，更改 [ ] 到 ( )）。此外，这种方法允许我测试非常小的树（与我可以手动计算的一样大）。您将如何测试更大的？

一般问题是， 如何编写测试来检查数据结构是否正确构建?

我认为我的整个测试想法可能是错误的，因为我刚接触过几十个教程，人们测试 .Sum(a, b) 是否按预期工作:-)

Answer 1

这看起来像是测试驱动设计的实际应用案例。仅具有“插入”方法的接口是不可测试的，因为它也无法使用。建造一棵树，如果你无法看到或用它做任何事情，你所建造的树不会让你有任何进展。

弄清楚您希望客户端如何访问树（访问方法、访问者界面或其他）。然后通过他们进行测试。

如果存在内部复杂性，您无法轻松通过公共接口（即该树更像是 Java TreeMap，而不是放入 TreeView 中的树类型），您可以使用：

• 断言和不变量
• 类似于裸露的debugverifytree方法。
• 蛮力：插入36542个伪随机项，使用覆盖工具检查覆盖所有情况。

无论哪种方式，每当您编写测试时，请确保提出问题“此代码的任何客户端都会关心此测试是否失败？”。如果没有，请将其删除。

Answer 2

也许你可以用你自己的子类替换单元测试中的 TreeNode 的实现，这些子类公开了让你以递归方式检查当前子集的方法。这些方法将添加到 TreeNode 实现中以帮助单元测试，并且不会替换其现有功能，因此您仍然可以进行有效测试。

Answer 3

我通常最终做的是制作指示您正在测试的东西的值或名称。因此，对于树，名称可能表示深度和子索引。

TreeNode root = new MyTreeNode("0.0", 0);
root.insert(new MyTreeNode("1.0", 5));
root.insert(new MyTreeNode("1.1", 0));
root.insert(new MyTreeNode("2.0", 1));
verify(root, 0, 0);
...
public void verify(TreeNode node, int depth, int index) {
   verifyName(node, depth, index);
   int numChildren = node.getChildCount();
   depth++;
   for (int i = 0; i < numChildren; i++) {
      verify(node.getChildAt(i), depth, i);
   }
}
public void verifyName(TreeNode node, int depth, int index) {
   StringBuilder expectedName = new StringBuilder();
   expectedName.append(depth).append('.').append(index);
   assertEquals("Tree node not in expected place",
                expectedName.toString(), node.getName());
}

现在我可以想象测试一棵相当大的树。如果递归的深度是一个问题，那么你可以使用堆栈来解包递归方法。

public void verify(TreeNode root) {
   Stack<TreeNode> toBeVerified = new Stack<TreeNode>();
   verifyName(root, 0, 0);
   toBeVerified.push(root);

   while(!toBeVerified.isEmpty()) {
     TreeNode node = toBeVerified.pop();
     int depth = getDepth(node.getName()) + 1;
     int numChildren = node.getChildCount();
     for (int i = 0; i < numChildren; i++) {
        verifyName(node, depth, i);
        toBeVerified.push(node);
     }
   }
}
public int getDepth(String name) {
   return Integer.parseInt(name.substring(0, name.indexOf('.')));
}