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ADDINCNKISM.UserStyle《编译原理基础》课程教学大纲
(理论课程·2023版)
一、课程基本信息
课程号
2023D00120
开课单位
网络空间安全与计算机学院
课程名称
(中文)编译原理基础
(英文)FundamentalsofCompilerPrinciples
课程性质
选修
考核类型
考试
课程学分
2
课程学时
34
课程类别
学科拓展课
先修课程
程序设计、数据结构
适用专业(类)
信息安全、人工智能
二、课程描述及目标
(一)课程简介
《编译原理基础》课程是信息安全及人工智能等专业的重要拓展课程。编译程序是计算机的重要系统软件,是高级程序设计语言的支撑基础。本课程旨在介绍编译器构造的一般原理、基本设计方法、主要实现技术和一些自动构造工具,使学生对程序设计语言及其实现有更全面的了解。这门课蕴含着计算机科学的一些诸如抽象、自动化、递归、分解、权衡等众多计算思维方法,对应用软件和系统软件的设计与开发有一定的启发和指导作用。编译原理和技术在自然语言处理、程序验证、网络信息处理、信息安全、人工智能、逆向工程等领域有着广泛的应用。
(二)教学目标
通过本课程学习,学生将学会编译器构造的一般原理、基本设计方法、主要实现技术和一些自动构造工具,具备分析、设计和实现编译程序的基本能力,同时也能提高学生对程序设计语言的理解,提高学生的专业综合素质,培养学生开发应用软件和系统软件的能力。
?
课程目标1:掌握形式语言和自动机的基本概念,并能够将这些基本概念应用于高级语言的理解与设计之中;
课程目标2:掌握编译系统的结构、工作流程以及编译程序各组成部分的设计原理和实现技术,获得设计、实现编译程序的初步能力;
课程目标3:掌握程序变换基本概念、问题描述和处理方法,理解编译设计中体现的抽象、自动化、形式化、递归、分解、权衡等计算思维方法。
三、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
3-1:掌握专业领域工程设计和产品开发全周期、全流程的设计/开发方法和技术,了解影响设计目标和技术方案的各种因素
课程目标1
0.1
课程目标2
0.1
3-2:能够针对专业领域工程的特定需求,完成硬件单元和软件模块设计
课程目标1
0.1
课程目标2
0.2
课程目标3
0.1
5-3:能够针对专业领域复杂工程问题中的具体对象,开发或选用满足特定需求的现代工具或辅助软件进行模拟和预测,满足特定需求,并能够分析其局限性
课程目标1
0.1
课程目标2
0.2
课程目标3
0.1
四、教学方式与方法
教学方式:课堂讲授为主,辅以课堂提问、课堂讨论、演示、练习等教学方式。
教学方法:探讨式教学、启发式教学、案例教学相结合;选择适当的授课内容以学生为主体进行基于问题的学习(PBL)教学。
五、教学重点与难点
(一)教学重点
高级语言的编译过程,语法树、上下文无关文法、正则文法、句型、短语、直接短语、句柄等基本概念;DFA、NFA、不确定的有穷自动机的确定化、确定有穷自动机的化简;正规式和有穷自动机的等价性,正规文法和有穷自动机间的转换;LL(1)文法,递归子程序法;LR(0)、SLR(1)文法;综合属性,继承属性;符号表,中间代码生成;程序运行时存储器的划分,栈式存储分配策略;基本块划分,局部优化技术。
(二)教学难点
编译程序的结构,高级语言的编译过程;句型、短语、直接短语、句柄;正规式、正规集,正则式转NFA,NFA转DFA,DFA最小化;对文法进行判断和分析;FIRST和FOLLOW集的理解与计算;预测分析表的构建方法;LL(1)文法的判断;LR(1)项目集族的构造;静态语义检查技术;用属性文法描述各种语法成分的语义信息;继承属性;栈式存储分配、参数传递;代码生成、寄存器分配算法。
六、教学内容、基本要求与学时分配
序号
教学内容
基本要求
学时
教学
方式
对应课程目标
1
第1章引言
1.1什么是编译程序
1.2编译过程概述
1.3编译程序的结构
1.4PL/0简介
理解该课程的教学内容及在专业课中所处的地位作用;对编译技术有一个大概的了解,为后面各章内容的学习打下良好的基础;了解PL/0语言描述;了解语法图和扩充的巴科斯-瑙尔范式(EBNF)。
2
讲授
课程目标2
2
第2章文法和语言
2.1文法的直观概念2.2符号和符号串?
2.3文法和语言的形式定义
2.4文法的类型
2.5上下文无关文法及其语法树
2.6句型的分析
2.7有关文法实用中的一些说明
掌握文法的概念;了解文法和语言的形式定义,了解用上下文无关文法定义某种高级语言的语法结构;了解乔姆斯基(Chomsky)的文法类型;了解上下文无关文法,正则文法;掌握语法树、句型分析
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