O que é o Teste de Mesa?
O Teste de Mesa é um processo manual que é utilizado para validar a lógica de um determinado algoritmo. Ele é utilizado principalmente em algoritmos quando a linguagem utilizada não possui nenhuma ferramenta automatizada de depuração. Como as linguagens de programação costumam possuir tais ferramentas, é mais comum utilizá-las a fazer o teste de mesa propriamente dito, embora para quem ainda é iniciante, eu particularmente ainda recomendo utilizá-lo, visto que provavelmente não terá domínio sobre a ferramenta de depuração.
No livro Dicionário de Informática & Internet há a definição:
Teste de mesa: análise para saber se um programa funciona logicamente.
No livro Treinamento em Lógica de Programação há:
Após o desenvolvimento de um algoritmo, é necessário verificar cada um dos passos que foram determinados, ou seja, efetuar um teste. Para isso, leia cada uma das instruções e anote o resultado de cada tarefa/passo, verificando possíveis erros ou outras formas de solucionar o problema. Este teste é mais conhecido como Teste de Mesa.
No livro Técnicas de Programação - Uma Abordagem Moderna há:
Uma das ferramentas muito empregadas para verificar se um pseudocódigo (ou algoritmo de um modo geral) está sendo executado corretamente é o chamado Teste de Bancada (sinônimo de Teste de Mesa). Esse teste retrata fielmente o que o pseudocódigo está executando, passo a passo, mostrando ao programador as etapas previstas no algoritmo.
Como é possível aplicá-lo para fazer a verificação da lógica em um programa?
Não há uma forma canônica para a elaboração de um Teste de Mesa, pois dependerá muito do que pretende verificar no algoritmo e do seu nível de entendimento. No geral, você deverá criar no papel uma tabela com todas as variáveis do programa e executar passo a passo seu código, anotando sempre os valores das variáveis. Assim você será capaz de identificar se os valores condizem com o esperado ou localizar a exata linha de código onde o valor da variável passa a ficar errado.
O livro Técnicas de Programação - Uma Abordagem Moderna supracitado apresenta também um procedimento de quatro passos que descrevem a execução do Teste de Mesa:
- Elaborar uma tabela onde cada coluna se refere a cada variável envolvida e o resultado de uma operação em particular (ou observação pertinente);
- Executar os passos previstos no algoritmo;
- Verificar se os resultados obtidos são coerentes com os previstos;
- Encerrar o teste após um número razoável de resultados corretos obtidos;
Ou seja, identifique todas as variáveis do seu programa e verifique os valores das mesmas a cada linha de código executada.
Qual é o passo a passo para efetuar o Teste de Mesa?
Como dito, não há uma sequências de passos definitiva, mas as que eu costumo seguir e que sempre tiveram uma boa aceitação por iniciantes em programação é:
- Identifique todas as variáveis no seu programa;
- Crie uma tabela onde a primeira coluna se chama "Passo", a segunda de chama "Linha". A partir disto, crie uma coluna para cada variável do programa;
- Na primeira linha da tabela, preencha a coluna "Passo" com "Início", pode deixar a coluna "Linha" em branco e preencha cada coluna das variáveis com os respectivos valores iniciais;
- Percorra seu código linha a linha, preenchendo a tabela. A coluna "Passo" deverá ser incrementada a cada nova linha na tabela; a coluna "Linha" deve indicar o número da linha no código que está sendo analisada e em cada coluna das variáveis deve constar o respectivo valor para cada variável após a linha de código ser executada;
- Execute o passo 4 até o programa finalizar;
Por exemplo, vamos considerar um programa que praticamente todos os iniciantes fazem no início dos estudos: cálculo do fatorial. Um algoritmo para pseudocódigo de cálculo do fatorial é:
1 numero <- 0;
2 resultado <- 1;
3
4 leia(numero);
5
6 se (numero < 0) então
7 imprima("O número não pode ser negativo");
8 senão
9 enquanto (numero > 0) faça
10 resultado <- resultado * numero;
11 numero <- numero - 1;
12 fim
13
14 imprima("O fatorial de vale", resultado);
15 fim
Passo 1: Identificar todas as variáveis do programa;
As variáveis do programa são numero
, que receberá o valor do qual desejamos calcular o fatorial, e resultado
, que armazenará o resultado do cálculo.
Passo 2: Criar a tabela;
Lembrando que a primeira coluna se chama "Passo", a segunda "Linha" e as outras representam as variáveis do programa.
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| | | | |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Passo 3: Preencher a primeira linha da tabela;
Na coluna "Passo" coloque "Início", na coluna "Linha" não precisa valor e nas colunas das variáveis os valores iniciais de cada.
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Passo 4: percorrer cada linha do programa, preenchendo a tabela;
As linhas de definição das variáveis já foram consideradas no passo 3, quando já preenchemos a tabela com os valores iniciais. Portanto, começamos analisar o programa a partir da linha 4. Vamos supor que desejamos calcular o fatorial de 3, portanto, quando a função leia(numero)
solicitar ao usuário um número, ele entrará com o valor 3, sendo armazenado na variável numero
. A variável resultado
não varia, então mantemos o seu valor.
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 1 | 4 | 3 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Na linha 6 é verificado se o valor entrado pelo usuário é menor do que zero. Como 3 é maior que zero, a condição é falsa e, assim, pulamos para a linha 8. Na linha 9, criamos um laço de repetição que durará enquanto o valor de numero
for maior que zero. Neste momento o valor é 3 (veja a tabela acima), então devemos executar o laço, partindo para a linha 10. Nesta linha, o valor de resultado
é atualizado para o valor resultado * numero
, ou seja, o novo valor de resultado
será o valor atual multiplicado pelo valor de numero
. Então:
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 1 | 4 | 3 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 2 | 10 | 3 | 1 * 3 = 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Naturalmente passamos para a linha 11, onde o valor de numero
passa a ser o seu valor atual decrementado em uma unidade, então:
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 1 | 4 | 3 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 2 | 10 | 3 | 1 * 3 = 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 3 | 11 | 3 - 1 = 2 | 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Terminado o código dentro do laço de repetição devemos voltar a linha 9 e verificar novamente a condição para determinar se o laço de repetição deve continuar ou não. Neste momento, numero
vale 2 e, portanto, ainda é maior que 0, então partimos para a linha 10 novamente. O valor de resultado
será o atual multiplicado pelo valor de numero
, então:
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 1 | 4 | 3 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 2 | 10 | 3 | 1 * 3 = 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 3 | 11 | 3 - 1 = 2 | 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 4 | 10 | 2 | 3 * 2 = 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Na linha 11, novamente o valor de numero
receberá o valor atual decrementado em uma unidade, então:
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 1 | 4 | 3 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 2 | 10 | 3 | 1 * 3 = 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 3 | 11 | 3 - 1 = 2 | 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 4 | 10 | 2 | 3 * 2 = 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 5 | 11 | 2 - 1 = 1 | 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Voltamos para a linha 9, analisando novamente a condição do laço. Como 1 ainda é maior que zero, então passamos para a linha 10, onde novamente o valor de resultado
será modificado:
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 1 | 4 | 3 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 2 | 10 | 3 | 1 * 3 = 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 3 | 11 | 3 - 1 = 2 | 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 4 | 10 | 2 | 3 * 2 = 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 5 | 11 | 2 - 1 = 1 | 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 6 | 10 | 1 | 6 * 1 = 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
E na linha 11 o valor de numero
será atualizado:
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Passo | Linha | numero | resultado |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| Início | - | 0 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 1 | 4 | 3 | 1 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 2 | 10 | 3 | 1 * 3 = 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 3 | 11 | 3 - 1 = 2 | 3 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 4 | 10 | 2 | 3 * 2 = 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 5 | 11 | 2 - 1 = 1 | 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 6 | 10 | 1 | 6 * 1 = 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
| 7 | 11 | 1 - 1 = 0 | 6 |
+-----------+-----------+------------+---------------+
Após, voltamos a linha 9 para verificar novamente a condição do laço, mas agora o valor de numero
é 0 e não satisfaz a condição de ser maior que zero, portanto passamos para a linha 14, onde é exibida a mensagem "O fatorial vale 6", pois o valor atual de resultado
é 6.
Embora o Teste de Mesa seja muito utilizado para testar laços de repetição ele não é limitado apenas a isso. Qualquer algoritmo pode ser testado utilizando o Teste de Mesa. Por exemplo, na pergunta Como fazer Teste de Mesa para determinado algoritmo? é apresentado um exemplo de Teste de Mesa em um algoritmo simples, com apenas operações matemáticas. Na pergunta Funções Recursivas em JavaScript eu respondi sobre como funciona a recursividade no cálculo de fatorial utilizando Teste de Mesa. Já na pergunta Recursividade em Python eu expliquei como funciona a recursividade para o cálculo da série de Fibonacci também utilizando Teste de Mesa.
Existe um software que executa este teste?
Não conheço algum que tenha tal propósito. Como comentei no início da resposta, se estiver utilizando alguma linguagem de programação é bem provável que exista alguma ferramenta de depuração (debug) que faça tal serviço para você. O Teste de Mesa basicamente tem esse nome porque demandará você ter papel, caneta e uma mesa para efetuá-lo. Com certeza efetuar o Teste de Mesa demanda muita disposição, mas, principalmente para quem está iniciando, vale muito a pena. Muitos dos erros de lógica (idealmente todos) no código podem ser identificados ao efetuar o Teste de Mesa.