《編譯原理》教學(xué)大綱

《編譯原理》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220508英文名稱：PrinciplesofCompiler學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)先修課程：C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程類別：專業(yè)拓展課授課對(duì)象：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo) 本課程是一門重要的專業(yè)選修課程，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備較扎實(shí)的編譯理論知識(shí)和技能；使學(xué)生基本具備編譯實(shí)現(xiàn)方法的能力；培養(yǎng)學(xué)生分析和解決較復(fù)雜問(wèn)題、算法設(shè)計(jì)和程序調(diào)試的能力，為學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和分析及解決問(wèn)題的能力奠定基礎(chǔ)。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，達(dá)到以下課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：學(xué)習(xí)編譯的基本概念，更深入地理解編程語(yǔ)言，學(xué)習(xí)編譯詞法分析、語(yǔ)法分析、中間代碼生成、代碼優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成等基本理論，培養(yǎng)學(xué)生的理解和分析能力。課程目標(biāo)2：能根據(jù)自動(dòng)機(jī)語(yǔ)言的形式化定義、各種編譯技術(shù)以及具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程的方法解決實(shí)際問(wèn)題，對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題具有一定設(shè)計(jì)能力和程序調(diào)試能力。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)5-2：能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與實(shí)施等過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)1M課程目標(biāo)2M指標(biāo)點(diǎn)4-2：能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題的研究對(duì)象及其特征，制定研究方法和技術(shù)路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。課程目標(biāo)1H課程目標(biāo)2H指標(biāo)點(diǎn)5-3：能夠針對(duì)具體系統(tǒng)模塊，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬、預(yù)測(cè)計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與實(shí)施等過(guò)程中的專業(yè)問(wèn)題，并能夠分析其局限性。課程目標(biāo)1M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1引論：基本概念與術(shù)語(yǔ)。初步理解編譯程序與高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的關(guān)系、編譯和解釋的概念、編譯程序的幾個(gè)階段所完成的任務(wù)及編寫編譯程序的主要方法；理解編譯的各個(gè)階段及其主要任務(wù)。樹立學(xué)好專業(yè)知識(shí)、助力中國(guó)夢(mèng)的信念；獲取仰望星空、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。2講授式討論式課程目標(biāo)12編譯基礎(chǔ)知識(shí)：文法與語(yǔ)言的關(guān)系、文法構(gòu)造與文法簡(jiǎn)化、語(yǔ)法樹、短語(yǔ)、簡(jiǎn)單短語(yǔ)、二義文法。初步理解文法的分類，閉包、正閉包、文法、語(yǔ)言、推導(dǎo)、歸約、語(yǔ)法樹、二義文法的概念，無(wú)ε產(chǎn)生式的文法及文法的簡(jiǎn)化；理解文法與語(yǔ)言的關(guān)系；理解文法與語(yǔ)言的形式化定義以及它們之間的關(guān)系，二義文法，短語(yǔ)、簡(jiǎn)單短語(yǔ)的概念。樹立攻堅(jiān)克難、勇于挑戰(zhàn)的信念；獲取腳踏實(shí)地、精誠(chéng)合作的精神動(dòng)力。2講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23詞法分析：正規(guī)式與有限自動(dòng)機(jī)之間的關(guān)系；正規(guī)文法與DFA之間的關(guān)系；詞法分析程序的設(shè)計(jì)。理解詞法分析掃描器的設(shè)計(jì)；理解確定的有限自動(dòng)機(jī)（DFA）、不確定的有限自動(dòng)機(jī)（NFA）以及它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并能進(jìn)行DFA的最小化、正規(guī)文法、正規(guī)式、確定的有限自動(dòng)機(jī)之間的關(guān)系；能運(yùn)用DFA進(jìn)行有關(guān)程序設(shè)計(jì)。獲取團(tuán)隊(duì)合作、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力；深刻理解社會(huì)主義核心價(jià)值觀。3講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24自上而下語(yǔ)法分析：求終結(jié)首符集和隨符集；構(gòu)造預(yù)測(cè)分析表。理解下推自動(dòng)機(jī)的原理及應(yīng)用、LL(1)文法及構(gòu)造LL(1)分析表的算法；理解LL(1)分析表分析表的構(gòu)造和遞歸下降分析法程序的構(gòu)造。養(yǎng)成腳踏實(shí)地、精益求真的習(xí)慣；獲取奮發(fā)向上、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。3講授式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25優(yōu)先分析法：求FIRSTVT、LASTVT；算符優(yōu)先分析法及優(yōu)先分析表的構(gòu)造；優(yōu)先函數(shù)的構(gòu)造。理解自下而上分析的下推自動(dòng)機(jī)原理；理解算符優(yōu)先分析法的基本思想，算符優(yōu)先分析表及優(yōu)先函數(shù)的構(gòu)造方法。樹立愛國(guó)情懷、文化自信；獲取奮發(fā)向上、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。2講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26LR分析法及分析程序自動(dòng)構(gòu)造：LR(0)項(xiàng)目集規(guī)范族和LR(0)分析表的構(gòu)造；SLR分析表的構(gòu)造；規(guī)范LR分析表的構(gòu)造；LALR分析表的構(gòu)造；二義文法分析表的構(gòu)造及其應(yīng)用。理解LR(0)分析法及LR(0)分析表的構(gòu)造方法；理解上下文無(wú)關(guān)文法的LR分析法的思想、LALR分析法及LALR分析表的構(gòu)造；理解SLR分析法及SLR分析表的構(gòu)造、LR(1)分析法及LR(1)分析表的構(gòu)造、二義文法的LR分析表的構(gòu)造方法。體會(huì)勤奮學(xué)習(xí)、洞察研究的價(jià)值；獲取奮發(fā)向上、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。5講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)27語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯并產(chǎn)生中間代碼：簡(jiǎn)單算術(shù)表達(dá)式和賦值語(yǔ)句的翻譯；布爾表達(dá)式的翻譯；控制語(yǔ)句的翻譯；數(shù)組元素及其在賦值語(yǔ)句中的翻譯；過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句；說(shuō)明語(yǔ)句的翻譯；輸入/輸出語(yǔ)句的翻譯；中間代碼的其它表示形式。理解語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯的方法及中間代碼的表示方法；過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句、說(shuō)明語(yǔ)句、輸入/輸出語(yǔ)句等的語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯；理解標(biāo)號(hào)與轉(zhuǎn)移語(yǔ)句、REPEAT語(yǔ)句、FOR循環(huán)語(yǔ)句、復(fù)合語(yǔ)句、數(shù)組的語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯；理解賦值語(yǔ)句、布爾表達(dá)式、IF語(yǔ)句、WHILE語(yǔ)句等的語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯；能運(yùn)用語(yǔ)義子程序編寫語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯程序。堅(jiān)定家國(guó)情懷和助力中國(guó)夢(mèng)的信念；獲取奮發(fā)向上、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。5講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)28運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的管理：靜態(tài)存儲(chǔ)管理；棧式存儲(chǔ)管理。理解數(shù)據(jù)區(qū)的存儲(chǔ)分配形式；理解靜態(tài)存儲(chǔ)分配中公用語(yǔ)句、等價(jià)語(yǔ)句、地址分配的有關(guān)原理及算法；理解棧式存儲(chǔ)分配管理的方法。樹立正確的世界觀、價(jià)值觀、人生觀；獲取奮發(fā)向上、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。4講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)29中間代碼優(yōu)化：局部?jī)?yōu)化；循環(huán)優(yōu)化；DAG圖及DAG構(gòu)造算法；控制流程分析和循環(huán)查找算法；數(shù)據(jù)流分析；循環(huán)優(yōu)化。理解代碼優(yōu)化的必要性及基本方法；局部?jī)?yōu)化中使用無(wú)環(huán)路有向圖即DAG的優(yōu)化算法；控制流程分析和循環(huán)查找算法；數(shù)據(jù)流及數(shù)據(jù)流方法及其在代碼優(yōu)化的作用和算法；循環(huán)優(yōu)化算法；理解控制流程、數(shù)據(jù)流的分析理解局部?jī)?yōu)化。堅(jiān)定家國(guó)情懷和助力中國(guó)夢(mèng)的信念；獲取奮發(fā)向上、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。4講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)210目標(biāo)代碼生成：模型計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)；簡(jiǎn)單代碼生成算法。理解目標(biāo)代碼生成方法以及如何提高代碼生成效率；理解目標(biāo)代碼生成方法；理解目標(biāo)代碼生成算法。獲取奮發(fā)向上、探索創(chuàng)新的精神動(dòng)力。2講授式啟發(fā)式探究式討論式練習(xí)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2合計(jì)32序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1詞法分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）對(duì)C語(yǔ)言的一個(gè)子集進(jìn)行設(shè)計(jì)；（2）實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的詞法分析器。實(shí)驗(yàn)要求：必修。4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22NFA的確定化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)將NFA確定化為DFA的子集構(gòu)造算法。實(shí)驗(yàn)要求：必修。4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23非遞歸預(yù)測(cè)分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)非遞歸預(yù)測(cè)分析器；（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)表達(dá)式語(yǔ)言的分析。實(shí)驗(yàn)要求：必修。6設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24LR分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)LR分析器；（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)表達(dá)式語(yǔ)言的分析。實(shí)驗(yàn)要求：必修。6設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25語(yǔ)義分析和中間代碼生成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）采用遞歸下降語(yǔ)法制導(dǎo)翻譯方法，構(gòu)造語(yǔ)義分析和中間代碼生成器；（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)算術(shù)表達(dá)式、賦值語(yǔ)句、條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句進(jìn)行語(yǔ)義分析，生成四元式中間代碼的序列。實(shí)驗(yàn)要求：必修。6設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26基于DAG的基本塊優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換程序，把由四元式序列表示的基本塊轉(zhuǎn)換為DAG，并在構(gòu)造DAG的過(guò)程中，進(jìn)行合并已知量、刪除無(wú)用賦值及刪除公共子表達(dá)式等局部?jī)?yōu)化處理。（2）從所得到的DAG出發(fā)，按原來(lái)生成DAG各個(gè)結(jié)點(diǎn)的順序，重建四元式序列形式的基本塊。6設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2合計(jì)32四、課程教學(xué)方法線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合；集中講授與探究式教學(xué)及翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合；采用講授式、啟發(fā)式、探究式、討論式和練習(xí)式等教學(xué)方式。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)55102課程實(shí)驗(yàn)55103線上表現(xiàn)73104線下表現(xiàn)37105期中考試73106期末考試351550課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值6238100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)作業(yè)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識(shí)解決具體問(wèn)題。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握得較為到位。能夠較好地利用理論知識(shí)解決具體問(wèn)題。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握得基本到位。基本能夠利用理論知識(shí)解決具體問(wèn)題。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差?；静荒芾美碚撝R(shí)解決具體問(wèn)題。2.課程實(shí)驗(yàn)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課程實(shí)驗(yàn)?zāi)芨鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，有自己的設(shè)計(jì)理念，實(shí)驗(yàn)完成度高，效果好。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容完整。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，有自己的設(shè)計(jì)理念，實(shí)驗(yàn)完成度較高，效果較好。實(shí)驗(yàn)報(bào)告比較完整。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)完成度一般，效果一般。實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本完整?；灸芨鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)完成度較差，效果較差。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不完整。3.線上表現(xiàn)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程網(wǎng)站的微課學(xué)習(xí)、測(cè)驗(yàn)、測(cè)試及討論等完成情況及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分（百分制）。4.線下表現(xiàn)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)回答問(wèn)題、課堂表現(xiàn)及團(tuán)隊(duì)合作等