如何对矩形打包算法进行单元测试

Question

我最近为我正在从事的项目实施了一些矩形箱包装算法。我一直在通过生成大量矩形并查看结果来稍微天真地对其进行测试，但我想更有条理地进行测试。

公开的界面如下所示：

class RectPacker
{
public:
    RectPacker(int width, int height);
    virtual ~RectPacker();

    //////
    /// \brief fit a rectangle into the available space
    ///
    /// \param[in] width, height    size of the rectangle to be fitted
    /// \param[out] x, y            position where the rectangle was fitted (disregard if function returns false)
    /// \param[out] rotated         whether or not the rectangle was rotated during the fitting
    /// \return true if position for the rectangle could be found, false if rectangle could not be fitted.
    ///
    virtual bool findBestPosition(int width, int height, int& x, int& y, bool& rotated) = 0;

    //////
    /// \brief clear the rectangle packer
    ///
    /// Resets the packer to an empty state. This is usefull when you want to free up space.
    /// Since just freeing space will the space fragmented and degrade packing performance
    /// it is usually better to just clear the entire packer and repack all the remaining
    /// rectangles.
    ///
    virtual void clear() = 0;
};

基本上你用一个 bin 大小来初始化打包器。对 findBestPosition 的每次调用都会将该 bin 的一部分分配给一个矩形，直到它被填满并且不能再容纳（在这种情况下，该方法将返回 false）。

那么，鉴于系统接口如此之小，算法相当复杂，我无法检查内部状态，我该如何为此编写单元测试？

我的直觉告诉我，我可以用大量随机生成的矩形来敲击它。我会保留一份退回配件的清单，并检查它们是否都在垃圾箱的范围内并且相互不相交。但是，这并不能测试某些退化的情况（例如将所有矩形堆叠在一侧并留出 >80% 的空间）。当然，我可以尝试定义最大允许的浪费百分比，并在算法开始拒绝配件时检查它。

这有几个不满意的方面：

• 如何设置允许的废物百分比？对我来说，这似乎非常武断和一厢情愿。将其设置得太低会导致太多误报，设置得太高会错过算法中的问题。
• 我希望我的单元测试具有确定性和可重复性。随机数据感觉不对。但是，如果我每次冒着丢失东西的风险都使用同一组矩形。
• 通过跟踪退回的配件并对其进行分析，测试本身变得如此复杂以至于容易出错。单元测试应该非常简单。
• 某些不当行为只有通过用一双人眼查看数据才能显现出来。不确定如何检查算法是否“表现良好”。例如，它可能会留下很大的间隙，或者它可能无法旋转矩形以获得最大效率，或者它可能会以错误的方式旋转它们（符号错误）并以这种方式浪费空间......

我知道如何手动测试它，但是如何为此编写测试套件？我是不是让这件事变得更难了？

Answer 1

需要注意的是，当谈到测试时，我一直不太清楚自己在说什么，以下是我的想法：

为什么要编写单元测试？据我了解，单元测试是为了确保代码做正确的事情。用一定面积的矩形包装一个箱子。尝试打包一个面积大于差异的矩形。合身吗？它不应该。打包一个矩形。是不是在边缘。这是您寻找应该始终保持的简单约束的地方，因此如果您搞砸了重构或忽略了某些东西，您可以抓住它。该算法怎么会违反你的宇宙物理学，你检查的最简单的方法是什么？

您的算法的性能如何是另一个问题。这是基准测试，而不是单元测试。你做得比随机更好吗？它与其他装箱算法相比如何？

测试和基准测试有两个不同的目的，我将分别对待它们。

解决具体问题：

但如果我每次冒着丢失东西的风险都使用同一组矩形。

您无法测试所有内容。处理所有你能想到的情况。如果有新的东西出现，吸取教训。

如何设置允许的废物百分比？

查看可用的文献和问题的背景。你需要有多好？其他人有多好？

不确定如何检查算法是否“表现良好”。

您可以为特定行为构建最少的示例。对于正确的旋转问题，将“宽”框放入“高”箱中，因此唯一的解决方案是旋转。或者构建类似的东西

|    |
|    |
|    |
|x   |
------

并尝试插入

xxxx