《编译原理》教学大纲

《编译原理》教学大纲课程编号：13220508英文名称：PrinciplesofCompiler学分：3学时：总学时64学时，其中理论32学时，实践32学时先修课程：C语言程序设计、离散数学、数据结构课程类别：专业拓展课授课对象：计算机科学与技术专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标 本课程是一门重要的专业选修课程，理论性和实践性都很强。通过本课程的学习，使学生具备较扎实的编译理论知识和技能；使学生基本具备编译实现方法的能力；培养学生分析和解决较复杂问题、算法设计和程序调试的能力，为学生的专业素质和分析及解决问题的能力奠定基础。通过学习本课程，达到以下课程目标：课程目标1：学习编译的基本概念，更深入地理解编程语言，学习编译词法分析、语法分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等基本理论，培养学生的理解和分析能力。课程目标2：能根据自动机语言的形式化定义、各种编译技术以及具体实现过程的方法解决实际问题，对复杂工程问题具有一定设计能力和程序调试能力。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点5-2：能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件，对计算机软硬件系统在设计与实施等过程中的复杂工程问题进行分析、计算与设计。课程目标1M课程目标2M指标点4-2：能够根据计算机相关领域的复杂工程问题的研究对象及其特征，制定研究方法和技术路线，设计实验方案。课程目标1H课程目标2H指标点5-3：能够针对具体系统模块，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟、预测计算机软硬件系统在设计与实施等过程中的专业问题，并能够分析其局限性。课程目标1M

三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1引论：基本概念与术语。初步理解编译程序与高级程序设计语言的关系、编译和解释的概念、编译程序的几个阶段所完成的任务及编写编译程序的主要方法；理解编译的各个阶段及其主要任务。树立学好专业知识、助力中国梦的信念；获取仰望星空、探索创新的精神动力。2讲授式讨论式课程目标12编译基础知识：文法与语言的关系、文法构造与文法简化、语法树、短语、简单短语、二义文法。初步理解文法的分类，闭包、正闭包、文法、语言、推导、归约、语法树、二义文法的概念，无ε产生式的文法及文法的简化；理解文法与语言的关系；理解文法与语言的形式化定义以及它们之间的关系，二义文法，短语、简单短语的概念。树立攻坚克难、勇于挑战的信念；获取脚踏实地、精诚合作的精神动力。2讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标23词法分析：正规式与有限自动机之间的关系；正规文法与DFA之间的关系；词法分析程序的设计。理解词法分析扫描器的设计；理解确定的有限自动机（DFA）、不确定的有限自动机（NFA）以及它们之间的转换关系，并能进行DFA的最小化、正规文法、正规式、确定的有限自动机之间的关系；能运用DFA进行有关程序设计。获取团队合作、探索创新的精神动力；深刻理解社会主义核心价值观。3讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标24自上而下语法分析：求终结首符集和随符集；构造预测分析表。理解下推自动机的原理及应用、LL(1)文法及构造LL(1)分析表的算法；理解LL(1)分析表分析表的构造和递归下降分析法程序的构造。养成脚踏实地、精益求真的习惯；获取奋发向上、探索创新的精神动力。3讲授式讨论式练习式课程目标1课程目标25优先分析法：求FIRSTVT、LASTVT；算符优先分析法及优先分析表的构造；优先函数的构造。理解自下而上分析的下推自动机原理；理解算符优先分析法的基本思想，算符优先分析表及优先函数的构造方法。树立爱国情怀、文化自信；获取奋发向上、探索创新的精神动力。2讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标26LR分析法及分析程序自动构造：LR(0)项目集规范族和LR(0)分析表的构造；SLR分析表的构造；规范LR分析表的构造；LALR分析表的构造；二义文法分析表的构造及其应用。理解LR(0)分析法及LR(0)分析表的构造方法；理解上下文无关文法的LR分析法的思想、LALR分析法及LALR分析表的构造；理解SLR分析法及SLR分析表的构造、LR(1)分析法及LR(1)分析表的构造、二义文法的LR分析表的构造方法。体会勤奋学习、洞察研究的价值；获取奋发向上、探索创新的精神动力。5讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标27语法制导翻译并产生中间代码：简单算术表达式和赋值语句的翻译；布尔表达式的翻译；控制语句的翻译；数组元素及其在赋值语句中的翻译；过程调用语句；说明语句的翻译；输入/输出语句的翻译；中间代码的其它表示形式。理解语法制导翻译的方法及中间代码的表示方法；过程调用语句、说明语句、输入/输出语句等的语法制导翻译；理解标号与转移语句、REPEAT语句、FOR循环语句、复合语句、数组的语法制导翻译；理解赋值语句、布尔表达式、IF语句、WHILE语句等的语法制导翻译；能运用语义子程序编写语法制导翻译程序。坚定家国情怀和助力中国梦的信念；获取奋发向上、探索创新的精神动力。5讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标28运行时数据区的管理：静态存储管理；栈式存储管理。理解数据区的存储分配形式；理解静态存储分配中公用语句、等价语句、地址分配的有关原理及算法；理解栈式存储分配管理的方法。树立正确的世界观、价值观、人生观；获取奋发向上、探索创新的精神动力。4讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标29中间代码优化：局部优化；循环优化；DAG图及DAG构造算法；控制流程分析和循环查找算法；数据流分析；循环优化。理解代码优化的必要性及基本方法；局部优化中使用无环路有向图即DAG的优化算法；控制流程分析和循环查找算法；数据流及数据流方法及其在代码优化的作用和算法；循环优化算法；理解控制流程、数据流的分析理解局部优化。坚定家国情怀和助力中国梦的信念；获取奋发向上、探索创新的精神动力。4讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标210目标代码生成：模型计算机的指令系统；简单代码生成算法。理解目标代码生成方法以及如何提高代码生成效率；理解目标代码生成方法；理解目标代码生成算法。获取奋发向上、探索创新的精神动力。2讲授式启发式探究式讨论式练习式课程目标1课程目标2合计32序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1词法分析实验内容：（1）对C语言的一个子集进行设计；（2）实现一个简单的词法分析器。实验要求：必修。4设计课程目标1课程目标22NFA的确定化实验内容：设计并实现将NFA确定化为DFA的子集构造算法。实验要求：必修。4设计课程目标1课程目标23非递归预测分析实验内容：（1）设计一个非递归预测分析器；（2）实现对表达式语言的分析。实验要求：必修。6设计课程目标1课程目标24LR分析实验内容：（1）设计一个LR分析器；（2）实现对表达式语言的分析。实验要求：必修。6设计课程目标1课程目标25语义分析和中间代码生成实验内容：（1）采用递归下降语法制导翻译方法，构造语义分析和中间代码生成器；（2）实现对算术表达式、赋值语句、条件语句、循环语句进行语义分析，生成四元式中间代码的序列。实验要求：必修。6设计课程目标1课程目标26基于DAG的基本块优化实验内容：（1）设计一个转换程序，把由四元式序列表示的基本块转换为DAG，并在构造DAG的过程中，进行合并已知量、删除无用赋值及删除公共子表达式等局部优化处理。（2）从所得到的DAG出发，按原来生成DAG各个结点的顺序，重建四元式序列形式的基本块。6设计课程目标1课程目标2合计32四、课程教学方法线上教学与线下教学相结合；集中讲授与探究式教学及翻转课堂相结合；采用讲授式、启发式、探究式、讨论式和练习式等教学方式。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）合计1平时作业55102课程实验55103线上表现73104线下表现37105期中考试73106期末考试351550课程目标对应分值6238100（二）考核与评价标准1.平时作业考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识解决具体问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握得较为到位。能够较好地利用理论知识解决具体问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握得基本到位。基本能够利用理论知识解决具体问题。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。基本不能利用理论知识解决具体问题。2.课程实验考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课程实验能根据实验要求自主设计实验方案，有自己的设计理念，实验完成度高，效果好。实验报告内容完整。能根据实验要求自主设计实验方案，有自己的设计理念，实验完成度较高，效果较好。实验报告比较完整。能根据实验要求自主设计实验方案，实验完成度一般，效果一般。实验报告基本完整。基本能根据实验要求自主设计实验方案，实验完成度较差，效果较差。实验报告不完整。3.线上表现与评价标准根据课程网站的微课学习、测验、测试及讨论等完成情况及评分标准评分（百分制）。4.线下表现与评价标准根据回答问题、课堂表现及团队合作等