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编译原理课程设计教案第一章：编译原理概述1.1 编译器的作用与重要性解释编译器将高级语言程序转换为机器语言程序的过程强调编译器在软件开发中的关键角色1.2 编译原理的基本概念介绍编译程序的基本组成部分，如词法分析器、语法分析器、语义分析器、中间代码器、目标代码器和代码优化器等解释源程序、目标程序和中间代码的概念1.3 编译过程的阶段详细介绍编译过程的各个阶段，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码、代码优化和目标代码强调每个阶段的目标和重要性第二章：词法分析2.1 词法分析的基本概念解释词法分析器的任务和作用介绍词法单位的概念，如标识符、关键字、常量和符号等2.2 词法分析的技术和方法介绍词法分析常用的技术和方法，如有限自动机、正则表达式和词法规则等解释词法分析过程中的扫描线和词法单元的产生过程2.3 词法分析器的实现介绍如何实现一个简单的词法分析器，包括词法规则的定义和词法分析器的构造提供相关的编程练习，让学生通过编写代码实现基本的词法分析功能第三章：语法分析3.1 语法分析的基本概念解释语法分析器的任务和作用介绍语法规则和语法树的概念3.2 语法分析的技术和方法介绍语法分析常用的技术和方法，如递归下降分析法、LL分析法、LR分析法等解释语法分析过程中的分析表和状态机的概念3.3 语法分析器的实现介绍如何实现一个简单的语法分析器，包括语法规则的定义和语法分析器的构造提供相关的编程练习，让学生通过编写代码实现基本的语法分析功能第四章：语义分析4.1 语义分析的基本概念解释语义分析器的任务和作用介绍语义规则和语义错误的概念4.2 语义分析的技术和方法介绍语义分析常用的技术和方法，如类型检查、上下文无关文法分析、语义规则等解释语义分析过程中的语义规则和语义冲突的解决方法4.3 语义分析器的实现介绍如何实现一个简单的语义分析器，包括语义规则的定义和语义分析器的构造提供相关的编程练习，让学生通过编写代码实现基本的语义分析功能第五章：中间代码5.1 中间代码的基本概念解释中间代码器的任务和作用介绍中间代码的概念和中间代码的原则5.2 中间代码的技术和方法介绍中间代码的常用技术和方法，如三地址代码、静态单赋值代码等解释中间代码过程中的基本规则和操作符的转换5.3 中间代码器的实现介绍如何实现一个简单的中间代码器，包括中间代码的定义和中间代码器的构造提供相关的编程练习，让学生通过编写代码实现基本的中间代码功能第六章：代码优化6.1 代码优化的基本概念解释代码优化器的任务和作用介绍代码优化的目标和常见的优化技术6.2 常见代码优化技术详细介绍各种代码优化技术，如常量折叠、死代码消除、循环优化、表达式简化等强调优化技术对提高程序性能的重要性6.3 代码优化器的实现介绍如何实现一个简单的代码优化器，包括优化规则的定义和代码优化器的构造提供相关的编程练习，让学生通过编写代码实现基本的代码优化功能第七章：目标代码7.1 目标代码的基本概念解释目标代码器的任务和作用介绍目标代码的概念和目标代码的原则7.2 目标代码的技术和方法介绍目标代码的常用技术和方法，如寄存器分配、指令调度等解释目标代码过程中的基本规则和操作符的转换7.3 目标代码器的实现介绍如何实现一个简单的目标代码器，包括目标代码的定义和目标代码器的构造提供相关的编程练习，让学生通过编写代码实现基本的目标代码功能第八章：调试技术8.1 调试技术的基本概念解释调试器的作用和重要性介绍调试过程中的常见问题和调试技术8.2 调试器的结构和原理详细介绍调试器的结构和原理，如断点、单步执行、查看变量等功能强调调试技术对发现和修复程序错误的重要性8.3 调试器的实现介绍如何实现一个简单的调试器，包括断点的设置、单步执行、变量查看等功能提供相关的编程练习，让学生通过编写代码实现基本的调试功能第九章：编译器性能评价9.1 编译器性能评价的基本概念解释编译器性能评价的目的和方法介绍编译器性能评价的指标和评价方法9.2 编译器性能评价的指标和评价方法详细介绍编译器性能评价的指标，如执行速度、内存占用、编译时间等介绍常用的编译器性能评价方法和工具9.3 编译器性能评价的实践介绍如何进行编译器性能评价的实践，包括评价指标的选取和评价方法的实施提供相关的实践练习，让学生通过实际操作评价编译器的性能第十章：编译原理应用与发展趋势10.1 编译原理在软件开发中的应用介绍编译原理在软件开发中的应用领域，如解释器设计、即时编译、程序分析等强调编译原理在提高程序性能和开发效率方面的重要性10.2 编译原理的研究现状与未来发展介绍编译原理研究领域的前沿技术和最新研究成果探讨编译原理未来的发展趋势和挑战10.3 编译原理在实践中的应用案例分析分析编译原理在实际项目中的应用案例，如开源编译器项目、商业编译器产品等引导学生思考如何将编译原理应用于实际工程实践中的问题重点和难点解析重点环节一：编译器的作用与重要性编译器作为程序设计语言和计算机硬件之间的桥梁，其作用不可忽视。
第2章可计算函数程序设计语言2.1 引言本章提出一种用于对可计算函数进行编程的语言，叫做PCF语言。
它是基于类型化λ演算的函数式语言。
该语言的设计目的是便于后面各章的分析和讨论，而不是把它作为编写大程序的实际语言。
但是若改进它的外观语法，则还是可用它来方便地写出很多函数式程序。
本章还讨论该语言的公理语义、操作语义和指称语义，但不深入到有关基本定理的证明。
本章的主要议题如下：（1）通过一些例子来介绍类型化λ演算及基于它的语言的语法和语义。
（2）用不动点算子来处理函数的递归定义。
（3）讨论该语言的公理语义、操作语义和指称语义，并总结它们之间的联系。
（4）通过一些例子来说明,该语言虽然简单，但是一些基本的编程方法都可以用该语言来实现。
（5）用操作语义来研究该语言的表达能力和局限。
（6）介绍PCF的一些扩充和衍生。
本章主要目的是通过对基于λ演算的语言的介绍，获得这种语言编程能力的感性认识，并总结可用于多种语言研究一般性质和技术。
其中操作语义在本章将比指称语义讨论得深入一些，因为以后各章将集中在指称语义和公理语义上。
本章通过阐明一些熟悉的程序设计构造可以用λ演算来表示，由此看出λ演算在程序设计中的表达能力，并且是从正反两面展示PCF的表达能力。
本章以PCF的扩充和衍生的简短概述结束，它们有实际或理论的意义。
对那些熟悉指称语义的人来说，需要指出的是，本书中λ演算的使用和指称语义中λ演算的传统使用是有区别的。
一个区别是定型，在指称语义的早期研究中，通常把无类型的λ演算作为描述指称语义的元语言，而现在用类型化λ演算。
使用类型化λ演算可以区分每个表达式定义的值的种类，因而可从几方面简化技术分析。
另一个区别是，本书把PCF本身当成一个程序设计语言，而不是作为给出其它语言语义的元语言。
这样做的一个理由是体现类型化λ演算的表达能力，另一个理由是暗示λ演算不仅可用于指称语义，在程序设计语言分析和设计方面，它还用来研究操作和语用（pragmatic）问题。
《编译原理》教学计划课程编码： 8011911 课程中文名称: 编译原理课程英文名称: Principles of Compiling课程类别：专业选修课开课对象：计算机科学与技术开课学期：第8学期学分： 3.5 ；总学时： 64 ；理论课学时： 48第1章绪论 (2学时)了解编译程序的基本概念、基本功能及工作过程，初步了解编译程序的开发方法。
本章知识点为：编译程序，编译过程，自编译，交叉编译，自展，移值。
第2章词法分析 (8学时)了解单词符号的种类及输出形式，掌握标识符、无符号整数的状态转换图的画法，了解无符号数的状态转换图，会画C语言子集对应的状态转换图，了解其实现方法。
掌握正规表达式、DFA、NFA的形式定义，能根据文字叙述书写相应的正规表达式，掌握正规表达式与NFA的相互转换，掌握NFA确定化为DFA的方法，掌握DFA的化简方法，了解词法分析器的自动生成。
本章知识点为：单词符号分类，单词种别，状态转换图，状态转换矩阵，正规表达式，正规集，有限自动机，NFA，DFA。
第3章语法分析 (12学时)掌握文法的形式化表示，会根据文字叙述书写一些较典型的文法。
了解形式语言的分类，掌握正规文法及正规表达式与上下文无关文法的相互转换。
掌握规范推导、短语、直接短语、句柄、素短语、语法树、文法的二义性等基本概念，会消除文法的二义性，会根据子树书写短语。
掌握消除左递归及消除回溯的方法，了解递归下降分析器的构造方法，掌握LL(1)分析器的基本结构以及FIRST集、FOLLOW集、LL(1)分析表的构造方法，能根据文法写出给定输入串的自下而上分析过程。
初步掌握算符优先分析文法、算符优先分析表的构造以及查找最左素短语的方法，了解优先函数。
掌握LR分析器的基本结构、工作原理，能根据LR 分析表写出给定语句的LR分析过程，掌握LR(0)、SLR(1)及LR(1)分析表的构造方法，掌握SLR(1)冲突解决办法，掌握二义文法的应用。
第2章形式语言的基本知识习题答案第 1 题文法G＝({A,B,S},{a,b,c},P,S)其中P 为：S→Ac|aBA→abB→bc写出L(G[S])的全部元素。
答案：L(G[S])={abc}第 2 题文法G[N]为：N→D|NDD→0|1|2|3|4|5|6|7|8|9G[N]的语言是什么？答案: 允许0 开头的非负整数或者G[N]的语言是V+。
V={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}第3题为只包含数字、加号和减号的表达式，例如9-2＋5，3-1，7等构造一个文法。
答案：G[S]:S->S+D|S-D|DD->0|1|2|3|4|5|6|7|8|9第 4 题已知文法G[Z]：Z→aZb|ab写出L(G[Z])的全部元素。
答案：L(G[Z])={a n b n|n>=1}第 5 题（答案不唯一）写一文法，使其语言是偶正整数的集合。
要求：(1) 允许0 打头；(2)不允许0 打头。
答案：(1)允许 0 开头的偶正整数合的文法E→NT|DT→NT|DN→D|1|3|5|7|9D→0|2|4|6|8(2)不允许 0 开头的偶正整数集合的文法E→NT|DT→FT|GN→D|1|3|5|7|9D→2|4|6|8F→N|0G→D|0第 6 题已知文法G：<表达式>::=<项>｜<表达式>＋<项><项>::=<因子>｜<项>*<因子><因子>::=（<表达式>）｜i试给出下述表达式的最左推导及语法树。
（1）i+(i+i)（2）i+i*i答案：(1) <表达式>=><表达式>＋<项>=><表达式>＋<因子>=><表达式>＋（<表达式>）=><表达式>＋（<表达式>＋<项>）=><表达式>＋（<表达式>＋<因子>）=><表达式>＋（<表达式>＋i）=><表达式>＋（<项>＋i）=><表达式>＋（<因子>＋i）=><表达式>＋（i＋i）=><项>＋（i＋i）=><因子>＋（i＋i）=>i＋（i＋i）(2) <表达式>=><表达式>＋<项>=><表达式>＋<项>*<因子>=><表达式>＋<项>*i=><表达式>＋<因子>*i=><表达式>＋i*i=><项>＋i*i=><因子>＋i*i=>i＋i*i第7 题为句子i+i*i 构造两棵语法树，从而证明下述文法G[〈表达式〉]是二义的。
《编译原理》第2章文法和语言的形式定义编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是将高级程序语言翻译成机器语言的方法和技术。
在编译原理中，文法和语言的形式定义是非常重要的概念，本文将围绕这个主题展开详细的讨论。
第2章《文法和语言的形式定义》主要介绍文法和语言的概念、应用及其形式定义的方法。
文法是描述语言结构和语法规则的形式化产物，而语言则是文法所描述的符号集合。
在编译原理中，我们需要通过形式定义的方式来描述和理解程序语言的结构和规则。
下面将对文法和语言的形式定义进行详细解释。
1.文法的定义文法是由产生式（Production）组成的四元组(G,N,P,S)，其中：-G：表示文法-N：表示非终结符集合，即一组可以推导出或展开的符号。
-T：表示终结符集合，即不再进行推导或展开的符号。
-P：表示产生式规则集合，是一组指定如何生成目标符号串的规则。
-S：表示一个特殊的非终结符，称为开始符号或起始符号，表示文法的初始状态。
文法的定义可以采用两种形式：巴科斯-诺尔范式（Backus-Naur Form，BNF）和扩充背景文法表达式（Extended Backus-Naur Form，EBNF）。
BNF是最常用的文法定义方法，它使用产生式规则来描述语言的结构和规则。
2.产生式的定义产生式规定了如何用一个符号串替换或展开另一个符号串。
一个产生式由一个非终结符和一个由非终结符和终结符组成的字符串组成。
例如，产生式A->BC，表示用符号串BC替换非终结符A。
产生式可以有多个产生式体，每个产生式体之间使用“，”符号分隔。
例如，产生式A->B，C，表示非终结符A可以被替换成非终结符B或C。
产生式体中可以使用如下符号：-终结符：表示语法中不再与其他符号进行推导的符号，如数字、运算符、关键字等。
-非终结符：表示语法中可以被进一步推导的符号。
-空串：表示不产生任何字符的特殊终结符。
-ε：表示空串。
3.语言的定义语言是符合一些特定文法规则的所有符号串的集合。
