《编译原理》教学大纲.doc
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《编译原理》教学大纲
大纲说明
课程代码:
3225003
总学时:
64学时(讲课48学时,实验16学时)
总学分:
4
课程类别:
学科基础课
适用专业:
计算机科学与技术(专业)
预修要求:
C语言程序设计、C++程序设计、数据结构
课程的性质、任务及地位:
《编译原理》是计算机科学与技术专业的一门重要基础课。
通过对该课程的学习,使学生掌握编译过程中的相关原理和编译技术,让学生能初步进行编译程序的开发和维护,同时促进提高学生开发软件的能力。
教学目的与基本要求:
本课程的目的,通过向学生讲述编译系统的结构、工作流程及编译程序各部分的设计原理和实现技术,使学生既掌握编译技术理论的基础与基本知识,也具有设计、实现、分析和维护编译程序等方面的初步能力。
本课程理论性较强。
因授课对象为工科学生,所以在强调编译系统的构造原理和实现方法的同时,为培养学生的实际工作能力,通过上机实践进一步加深学生对课堂教学内容的理解。
目的是要使学生牢固掌握相关的基本理论和基本方法,并能初步利用上述理论和方法解决简单实际问题。
教学方法和教学手段的建议:
在教学方法上,贯彻理论联系实际、“精讲、多练”的原则,进行案例式、启发式的教学,对于一些实际性较强的问题要多采用课堂讨论等方式,以提高学生的思辨能力和学习的主动性;引导学生读书、理解、体悟、运用相结合;提高学生的学习兴趣与热情,培养与发挥学生的提出、分析及解决问题的能力。
教学手段:
运用多媒体教学手段+黑板+上机实验的手段。
采取课堂讲授、课堂讨论、课后练习与自学等形式。
大纲的使用说明:
大纲对课程性质、目的等作简单说明,同时列出各章节要学习的知识点、重点、难点,便于教学时教授重点的安排和学生自学安排。
大纲正文
第一章引论 学时:
4学时(讲课4学时,实验0学时)
了解编译的概念;理解编译程序的各组成部分及功能。
本章讲授要点:
介绍程序设计语言与编译程序间的关系,主要内容包括:
各级程序设计语言的定义、源程序的执行、编译程序的构造、编译程序的分类、形式语言理论与编译实现技术的联系。
重点:
程序设计语言的定义,语法图及BNF表示法,编译程序的各阶段功能。
难点:
程序执行的方式、编译程序“趟”的概念。
第一节程序设计语言与编译程序的联系
一、源程序、程序设计语言的执行
二、编译程序的两种方式:
解释与编译
三、编译程序的定义
第二节编译程序构造及有关概念
四、程序设计语言的四个方面:
语法、语义、语用、语境
五、语法的定义:
语法图、BNF表示法、口语
六、程序执行的过程
七、编译程序的组成模块:
词法分析、语法分析、语义分析、代码优化、目标代码生成
八、“趟”的概念
九、编译程序的分类
第三节形式语言与编译实现技术
思考题:
1.编译原理的定义是什么?
2.编译原理由几部分构成?
各部分完成哪些工作?
3.在编译过程中“趟”的概念是指什么?
第二章文法与语言学时:
8学时(讲课6学时,实验2学时)
理解字母表的定义及闭包、符号串的基本知识及其运算、符号串集合概念及运算;掌握文法的形式定义、Chomsky语言的分类、文法等价及其等价变换方法、语法分析树与句型分析。
本章讲授要点:
字母表的定义及闭包、符号串的基本知识及其运算、符号串集合概念及运算、文法的形式定义、Chomsky语言的分类、文法等价及其等价变换方法、语法分析树与句型分析。
重点:
Chomsky文法的定义、文法和语言之间的关系、规范推导和规范规约、文法的二义性判定;文法的化简。
难点:
句型分析、文法的文法的二义性判定、文法等价及其等价变换方法。
第一节符号串与符号串集合
一、字母表的定义、字母表的闭包与正闭包
二、符号串及其运算
第二节文法与语言的形式定义
一、文法的形式定义、重写规则的表示形式
二、文法的定义、应用文法产生语言的句子
三、语言的形式定义
第三节语言的分类
一、Chomsky语言分类法
二、Chomsky的文法定义
三、上下文无关的讨论
第四节文法等价与等价变换
一、文法等价
二、压缩文法等价变换
三、消去单规则等价变换
四、消去左规则等价变换
第五节语法分析树与句型分析
一、语法分析树
二、句型分析
思考题:
1.弄清字母表、字符串集合、字符串闭包及正闭包的定义。
2.弄清文法、重写规则与语言之间的关系。
3.Chomsky语言类有几类?
各有什么特点?
4.什么是无用规则,如何消除?
5.弄清在推导语法树中,弄清句型、短语、简单短语、句柄以及句子的概念。
第三章词法分析学时:
14学时(讲课10学时,实验4学时)
了解词法分析的目标和实现方法、词法分析器的目标是识别源程序中的各个单词。
理解确定有限自动机的组成和非确定有限自动机的组成。
掌握状态转换图、状态转换图与正则文法的相互转换、确定有限自动机和非确定有限自动机、NFA转DFA、DFA的最小化、正则表达式与正则集、正规式转DNF。
本章讲授要点:
词法分析器的目标是识别源程序中的各个单词。
词法分析可以通过确定有限自动机来完成。
:
状态转换图、状态转换图与正则文法的相互转换、确定有限自动机和非确定有限自动机、NFA转DFA、DFA的最小化、正则表达式与正则集。
词法分析程序的实现与编写,以及词法扫描程序的算法。
重点:
状态转换图、正则文法与状态转换图的互换、NFA转DFA、DFA的最小化。
正则表达式与状态转换图。
难点:
NFA转DFA、DFA的化简、正则文法与正则表达式。
第一节引言
一、词法分析的任务、词法分析程序
二、符号的识别与重写规则的关系
三、词法分析的实现方式
第二节正则表达式与有穷状态自动机
一、状态转换图、状态转换系统
二、确定有穷状态自动机DFA
三、非确定有穷状态自动机NFA
四、DFA的化简
五、正则表达式
第三节词法分析程序的实现
一、单词与属性字
二、标识符的处理
三、词法分析程序的编写
第四节词法分析程序的自动生成
一、基本思想
二、扫描程序与构造程序
三、自动生成系统LEX
思考题:
1.词法分析的功能是什么?
2.什么是状态转换图、NFA、DFA?
3.如何将NFA转换为DFA?
4.如何简化DFA?
5.正则表达式与DFA有何关系?
第四章语法分析——自顶向下的语法分析技术学时:
6学时(讲课6学时,实验0学时)
了解语法分析的功能和两中大的分析方法:
自顶向下的语法分析法和自下而上的语法分析。
理解自上而下的分析方法---从文法的开始符号推导出句子本身的分析方法,自下而上的分析方法—从语句归约为文法开始符号的分析原理。
掌握FELLOW()和FIRST()的算法、预测分析表的构造和预测分析过程。
本章讲授要点:
自顶向下的语法分析法带回溯自顶向下分析技术、无回溯顶向下分析技术及其算法、递归下降分析法和预测分析法,预测分析法的文法要求、分析表的构造方法、预测分析方法。
重点:
无回溯的递归下降分析技术与预测分析法。
难点:
LL
(1)文法的判定、预测分析法、递归下降分析法。
第一节引言
一、自顶向下分析技术及识别算法
二、讨论的前提
三、要解决的基本问题
第二节带回溯的自顶向下分析技术
一、基本思想
二、实现算法及举例
三、问题及其解决
第三节无回溯的自顶向下分析技术
一、先决条件
二、递归下降分析技术
三、预测分析技术
思考题:
1.何为自顶向下分析技术?
2.如何区别带回溯自顶向下分析技术与无回溯顶向下分析技术?
3.什么是分析表的构造方法?
4.什么是预测分析方法?
第五章语法分析——自底向上分析技术学时:
16学时(讲课10学时,实验6学时)
理解自底向上的语法分析法及算法、自底向上的语法分析的基本实现方法;掌握LR分析原理及组成、LR(0)项目集规范族的构造、LR(0)分析表的构造、、SLR(k)分析表构造方法、LAL(k)分析表构造方法、识别程序的自动构造。
本章讲授要点:
自底向上的语法分析法及算法、自底向上的语法分析的基本实现方法;LR(k)分析技术、SLR(k)分析表构造方法、LALR(k)分析表构造方法、识别程序的自动构造。
重点:
简单优先分析技术的实现、LR(k)分析技术。
难点:
LR
(1)分析表的构造、消除文法的左递归。
第一节概述
一、自顶向下分析技术及识别算法
二、讨论的前提
三、要解决的基本问题
第二节简单优先分析技术(自学)
一、优先关系与优先文法
二、简单优先分析技术
三、优先函数
第三节算符优先分析技术(自学)
一、算符文法
二、算符优先关系与算符优先文法
三、算符优先文法句型的识别
四、算符优先技术与简单优先技术的比较
第四节LR(K)分析技术
四、LR(K)文法与LR(K)分析技术
五、SLR(K)分析表构造方法
六、LALR(K)分析表构造方法
七、识别程序的自动构造
思考题:
1.什么是自底向上的语法分析法?
2.LR(k)分析技术是什么?
3.SLR(k)分析表构造方法是什么?
4.LAL(k)分析表构造方法是什么?
第六章语义分析与目标代码生成学时:
12学时(讲课8学时,实验4学时)
了解语义分析的概念;理解属性文法和属性翻译文法的概念、抽象语法树、逆波兰表示法、四元式序列、三元式序列;掌握算术表达式的翻译、布尔表达式的翻译、条件语句和循环语句的翻译。
了解说明部分的翻译;数组的翻译、过程语句和过程调用的翻译来阐述语法制导翻译模式和如何生成之间代码。
本章讲授要点:
属性文法、语义分析的概念、说明部分的翻译;目标代码的生成:
虚拟机、控制语句的翻译;源程序的内部中间表示:
抽象语法树、逆波兰表示法、四元式序列、三元式序列。
、数组的翻译、过程语句和过程调用的翻译来阐述语法制导翻译模式和如何生成之间代码。
重点:
属性文法、属性翻译文法、简单算术表达式和赋值语句的翻译、布尔表达式的翻译、条件语句的翻译、循环语句的翻译、数组的翻译、过程语句和过程调用的翻译。
难点:
语句的语法制导翻译、属性文法和属性翻译文法、常见的中间语言简介、简单算术表达式和赋值语句的翻译、布尔表达式的翻译、各种语句的翻译。
第一节概述
一、语义分析
二、属性文法
三、类型体制与语义分析
第二节说明部分的分析
一、常量定义的翻译
二、变量定义的翻译
三、函数定义的翻译
四、结构体类型的翻译
第三节目标代码的生成
一、概况
二、控制语句的翻译
第四节源程序的内部中间表示
一、抽象语法树
二、逆波兰表示法
三、四元式序列
四、三元式序列
思考题:
1.弄清相关概念:
注释分析树、综合属性、继承属性、依赖图等。
2.控制语句的翻译要点十什么?
3.类型表达式及其等价性是指什么?
4.四元式序列与三式序列有何区别?
第七章运行环境(自学2学时)
了解运行环境的相关问题;理解存储分配策略:
静态存储分配,栈式存储分配,堆式存储分配。
本章讲授要点:
运行环境的相关问题;存储分配策略:
静态存储分配,栈式存储分配,堆式存储分配;符号表的引进、组织及数据结构;运行时刻支持系统。
自学要求:
在学习该章节内容时应该将实践环节中所用的相关存储技术加以考虑。
重点:
运行时的
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