依预期结果精度而定的科学软件与测试框架开发方法论

本学位论文聚焦于科学软件的开发过程。它提出了一种在为高能物理实验开发 Monte Carlo 工具期间逐渐形成的方法论。文中包含了理解本论文所涉主题所需的物理背景的简要描述，并概述了为物理实验创建的不同类型的软件。介绍了与科学软件开发相关的挑战。描述了几个项目的开发过程。这些项目后续里程碑的开发遵循以下循环：改进物理模型，使用数学形式化描述模型，通过数值近似实现模型，创建软件框架，记录并验证结果。基于这些项目，还展示了结果精度提高与测试及测试框架复杂度增加之间的关系。探讨了科学软件测试的主题，并给出了科学软件测试的分类，包括该软件开发中使用的测试技术。本论文作者参与了其中所展示工具的合著。其中一些工具已被引入 HEP 社区。一些工具获得了庞大的用户群，并被社区积极使用。其中一些是大型强子对撞机相关实验所进行分析的一部分。对这些工具开发过程的分析有助于评估改进复杂算法设计与精度所需的投入。