（家庭作业）对具有随机行为的类进行单元测试，但无法模拟 RNG

Question

我正在学习 Coursera 的算法，第一部分课程。我必须使用以下 API 创建一个 RandomizedQueue：

public class RandomizedQueue<Item> implements Iterable<Item> {
   public RandomizedQueue()                 // construct an empty randomized queue
   public boolean isEmpty()                 // is the queue empty?
   public int size()                        // return the number of items on the queue
   public void enqueue(Item item)           // add the item
   public Item dequeue()                    // delete and return a random item
   public Item sample()                     // return (but do not delete) a random item
   public Iterator<Item> iterator()         // return an independent iterator over items in random order
   public static void main(String[] args)   // unit testing
}

问题：如果我不能创建一个模拟 RNG 来传递到结构中（因为我不允许更改 API）并且我不想测试私有方法，如何我要测试这个结构的随机行为吗？

我的尝试

我尝试将我期望的结果视为一个概率问题。因此，例如，我将运行以下伪代码测试 10,000 次：

create new RandomizedQueue
enqueue 100 items (e.g. integers 0 - 99)
deque 1 item

然后我可以测试 100 项中的每一项的出队频率是否在某个置信区间内（基于二项分布）。

Answer 1

有些人可能会称之为作弊，但我会beg to differ。

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单元测试的重点是验证系统的行为。因此，如果一个测试完全有用，它必须是确定性的。否则你偶尔会得到假阴性，降低测试的完整性。 （“哦，如果测试失败也没关系。它有时会发生......”）

考虑到这一点，如果你没有不能修改 API 的限制怎么办？如果你有你的 druthers，你将如何实现和测试你的类？首先创建那个实现。您可以将此类设计为完全确定的。

在你有一个工作和测试类之后，只需在你的类中实现RandomizedQueue<Item>as an adapter。

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示例

考虑以下设置：

public interface RandomNumberGenerator {
    int GetRandomInt();
}

// Identical to RandomizedQueue<T>, except takes a RandomNumberGenerator as a dependency
public class MyRandomizedQueue<Item> implements Iterable<Item> {

    public MyRandomizedQueue(RandomNumberGenerator generator) {
    ...
}

您的测试可以为 SUT 提供一个虚假的 RandomNumberGenerator，并且可以完全控制任何方法的预期结果。

在实际的 RandomizedQueue<T> 实现中，您将使用 real RandomNumberGenerator 实现（例如，使用 java.util.Random 的实现）实例化您的测试类，将其存储为成员变量，然后forward 方法调用它。喜欢：

public Item dequeue() {
    return innerQueue.dequeue();
}