4. 为数组排序函数编写多场景测试

排序函数的测试对象与边界分析

本节针对一个整数数组升序排序函数 sortAscending(arr) 编写多场景测试。该函数接收一个整数数组，返回一个新的升序数组，不修改原数组。测试的核心不是验证排序算法本身，而是验证函数在四类典型输入下的输出正确性：已排序、逆序、含重复元素、空数组。

先明确函数契约，再据此设计用例：

• 输入：整数数组，允许空数组、单元素、重复元素、负数。
• 输出：新数组，元素升序排列，长度与原数组一致。
• 不变式：原数组不被修改；输出数组元素多重集与输入一致。

四类场景的输入输出关系

下图把四类输入与期望输出并排呈现，同时标出每类场景真正要暴露的风险点。已排序输入检验函数是否“多此一举”地打乱顺序；逆序输入检验完整交换路径；重复元素检验相等元素的稳定性与计数；空数组检验边界处理是否抛异常或返回错误结构。

测试实现

使用 Jest 的 describe / it 组织四个场景，每个场景至少包含一个断言。除输出数组外，额外断言原数组未被修改，以覆盖函数契约中的不变式。

// sortAscending.js
function sortAscending(arr) {
  return [...arr].sort((a, b) => a - b);
}
module.exports = sortAscending;

// sortAscending.test.js
const sortAscending = require('./sortAscending');

describe('sortAscending', () => {
  it('已排序数组保持原顺序', () => {
    const input = [1, 2, 3, 4];
    expect(sortAscending(input)).toEqual([1, 2, 3, 4]);
  });

  it('逆序数组被完全反转', () => {
    const input = [5, 4, 3, 2, 1];
    expect(sortAscending(input)).toEqual([1, 2, 3, 4, 5]);
  });

  it('重复元素保留计数且升序排列', () => {
    const input = [2, 2, 1, 3, 3];
    expect(sortAscending(input)).toEqual([1, 2, 2, 3, 3]);
  });

  it('空数组返回空数组', () => {
    expect(sortAscending([])).toEqual([]);
  });

  it('不修改原数组', () => {
    const input = [3, 1, 2];
    const copy = [...input];
    sortAscending(input);
    expect(input).toEqual(copy);
  });
});

运行与结果判读

执行 npx jest sortAscending.test.js，预期 5 个用例全部通过。若某个场景失败，可按以下方式定位：