1、編譯原理實踐課程編譯原理課程是計算機專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是計算機系統(tǒng)軟件中非常重要的一個分支，經(jīng)過多年建設(shè)取得了豐碩的教學(xué)成果：2003年被評為“吉林大學(xué)百門精品課程”之一，2004年被評為吉林省精品課程，2006年被評為教育部微軟精品課程。編譯原理實踐課程建設(shè)作為新世紀教學(xué)改革重點項目和編譯原理精品課程建設(shè)的一個重要組成部分，在教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革等方面也取得了較突出的成績，并發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文。一、實驗課程目的編譯原理課程是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)骨干課之一。通過學(xué)習(xí)這門課程，使學(xué)生掌握編譯程序的基本原理、方法和實現(xiàn)技術(shù)，使學(xué)生更好的理解程序語言的內(nèi)部機

2、制，培養(yǎng)學(xué)生初步掌握設(shè)計大型系統(tǒng)軟件的方法、技術(shù)以及設(shè)計大型軟件的能力。編譯原理實踐性教學(xué)的設(shè)計思想是使學(xué)生透徹的理解編譯程序的原理和思想，系統(tǒng)全面的掌握編譯技術(shù)，使學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)，理解編譯原理的同時，注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，進一步鞏固對知識的理解，通過實際的鍛煉，掌握編譯技術(shù)，進而能夠獨立的進行編譯器的設(shè)計。二、實驗內(nèi)容及要求編譯程序不同于一般的應(yīng)用程序，是一個十分龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)軟件。一般的應(yīng)用程序是以數(shù)據(jù)作為操作對象，而編譯程序則是以程序作為操作對象，是一個元級處理程序，它所包含的算法和思想比較特殊，理論性較強，抽象度也較高，因而編譯原理課程一直以來都是計算機專業(yè)學(xué)生比較難于理解和掌握

3、的一門課程。為此我們開設(shè)編譯原理實踐課程。編譯原理實踐課程的主要實踐題目有：實驗一： 詞法分析程序開發(fā)實驗要求：1. 掌握詞法分析程序自動生成工具LEX的使用。2. 掌握各類單詞的形式描述。3. 學(xué)會用數(shù)據(jù)中心法實現(xiàn)有限自動機。4. 學(xué)會用直接轉(zhuǎn)向法實現(xiàn)有限自動機。5. 獨立完成SNL語言的詞法分析器。實驗二： 遞歸下降語法分析實驗要求：1. 理解遞歸下降語法分析方法的主要原理。2. 理解遞歸下降分析法對文法的要求。3. 熟練掌握Predict集合的求法。4. 熟練掌握文法變換算法（消除左遞歸和消除公共前綴）。實驗三： LL(1)語法分析實驗要求：1. 理解LL(1)分析法的主要原理。2. 理

4、解LL(1)分析法對文法的要求。3. 熟練掌握Predict集合的求法。4. 通過編程熟練掌握LL(1)分析法的工作過程。實驗四： 符號表管理實驗要求：1. 了解符號表在編譯過程中的重要作用。掌握符號表應(yīng)包含的符號的屬性信息。3. 了解符號表的組織原則。4. 掌握符號表的操作。5. 掌握符號表的可見性問題。實驗五： 語義檢查實驗要求：1. 了解語義檢查是語義分析的一個重要內(nèi)容。2. 掌握語義檢查的一般內(nèi)容。3. 學(xué)會在語法分析的同時進行語義檢查。學(xué)會將語義分析作為一遍獨立的掃描。實驗六： 中間代碼生成實驗要求：1. 了解中間代碼生成是為優(yōu)化和移植而進行的。2. 了解幾種常見中間代碼表示形式掌握

5、符號表應(yīng)包含的符號的屬性信息。3. 會用簡單的程序?qū)崿F(xiàn)中綴式到后綴式的轉(zhuǎn)換。4. 會用棧實現(xiàn)復(fù)雜表達式的求值。5. 掌握常見程序結(jié)構(gòu)的中間代碼結(jié)構(gòu)。6. 掌握由語法樹到四元式中間代碼的轉(zhuǎn)換方法。實驗七： 中間代碼優(yōu)化實驗要求：1. 能夠?qū)χ虚g代碼正確劃分基本塊。2. 理解常量表達式局部優(yōu)化算法。3. 理解公共表達式局部優(yōu)化算法。4. 理解循環(huán)不變式外提優(yōu)化算法。實驗八： 目標程序生成實驗要求：1. 熟練掌握虛擬機的指令系統(tǒng)。 2. 理解并掌握指令選擇的方法。3. 理解多寄存器分配的原則和方法。4. 熟練掌握基本語句從四元式中間代碼形式到目標代碼的翻譯原理和方法。 5. 獨立完成目標代碼生成程序

6、。三、實驗教學(xué)過程及教學(xué)手段教學(xué)過程：經(jīng)過近三年的研究、探索與實踐，我們在編譯原理實踐課程的建設(shè)方面取得了一定成效。在吉林大學(xué)計算機學(xué)院首次開設(shè)了編譯原理實踐課程，該課程以學(xué)生實際上機實習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔，強調(diào)啟發(fā)式教學(xué)，注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。學(xué)生在實踐課程中，通過實際動手編程，將抽象的編譯理論知識具體化和形象化，加深了對基本概念和方法的理解和運用，從而全面系統(tǒng)地掌握了編譯器的構(gòu)造過程。該課程采用教研室自編實踐教材編譯程序設(shè)計與實現(xiàn)（高等教育出版社）作為輔導(dǎo)教材，通過對教材中提供的編譯實例的透徹解析，加深了學(xué)生對編譯程序的直觀認識，提高了學(xué)生對源程序的分析和設(shè)計能力。同時，對學(xué)生學(xué)習(xí)、理解

7、和掌握編譯原理理論課程也有很大的促進作用。在課程中，學(xué)生通過親自動手實踐，把原理性的抽象理論知識具體化和形象化，消化了課堂上、書本中難于理解的概念和方法，全面系統(tǒng)的掌握了編譯器的構(gòu)造過程，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生進行更深入學(xué)習(xí)的主動性。在教學(xué)方法上，結(jié)合多媒體課件，強調(diào)啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手實踐能力。實踐證明，這些教學(xué)方式的嘗試在實際教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果。教學(xué)環(huán)境：擁有良好的實踐教學(xué)環(huán)境，已建成3個大型網(wǎng)絡(luò)化、多媒體微機實驗室，共有800臺奔IV微機，32臺服務(wù)器，實驗室面積為2040平方米，完全能夠滿足教學(xué)實踐要求，通過開放式的實踐教學(xué)，收到了良好的教學(xué)效果。除實

8、踐課程中規(guī)定的實驗之外，還設(shè)計了一些難度較大的選作實驗題目，激發(fā)學(xué)生的能動性，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。教學(xué)手段：1. 多媒體輔助教學(xué)軟件PCMCAI（Principle of Compile Multimedia CAI）在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)由于編譯原理理論性強，抽象度高，學(xué)生不易于理解。針對這一情況，我們研制了編譯原理多媒體輔助教學(xué)軟件PCMCAI（Principle of Compile Multimedia CAI），該軟件以多媒體動畫的形式生動形象地描述了編譯器的各個階段的工作過程。借助現(xiàn)代化的教學(xué)手段和工具，將抽象的知識具體化，便于學(xué)生理解復(fù)雜的原理，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)

9、習(xí)積極性，學(xué)習(xí)效果有了明顯的提高；2. 編譯實例庫我們完成了編譯實例庫的構(gòu)建，建立實例庫的目的是使學(xué)生通過編譯實例庫，可以了解和掌握不同類型語言的編譯原理和構(gòu)造技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的主動參與、自主思考和創(chuàng)新能力，擴大學(xué)生的知識面。通過實踐課程，我們總結(jié)和綜合了學(xué)生中優(yōu)秀的設(shè)計實例，同時，廣泛的收集當前國內(nèi)外最新的素材資料，對編譯實例庫不斷地進行完善。目前，實例庫已經(jīng)初具規(guī)模并投入使用，為學(xué)生提供了廣泛的實踐素材和范例，在教學(xué)過程中作為一種輔助教學(xué)手段，效果良好。3. 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺： HYPERLINK 針對目前學(xué)生人數(shù)增多，教學(xué)資源不足，學(xué)生質(zhì)量參差不齊，教學(xué)質(zhì)量和效率得不到保證的情況，我們充分利用

10、Internet，建立和實施網(wǎng)絡(luò)課程體系，利用Internet在信息制造、貯存和遞送方面的優(yōu)勢，克服資源不足的缺點，同時也為學(xué)生提供了完全個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢。目前我們已經(jīng)開始了這方面的建設(shè)，完成了編譯原理實例庫、課件、習(xí)題庫等方面的建設(shè)，構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)課程的框架體系，目前正著手網(wǎng)絡(luò)課程的進一步完善工作。四、教材及課件教材建設(shè)：校內(nèi)教材：一個教學(xué)語言TINY的編譯程序教學(xué)實例分析教材（2001年6月）。校內(nèi)教材：編譯程序構(gòu)造原理與實例分析（2003年2月）。編譯原理實踐教材：編譯程序的設(shè)計與實現(xiàn)（高等教育出版社，2004年7月）。教學(xué)軟件：1. 多媒體輔助教學(xué)軟件PCMCAI（Pri

11、nciple of Compile Multimedia CAI）。SNL（Small Nested Language）語言實例設(shè)計及其編譯器構(gòu)造。編譯原理實例庫（C語言版本）。編譯原理實例庫（Java語言版本）。五、相關(guān)成果發(fā)表論文：1.編譯原理實踐課程設(shè)計的探索，劉磊等，吉林大學(xué)新世紀教學(xué)改革項目研究成果-創(chuàng)新、改革與實踐 第一集 吉林大學(xué)出版社。2.用遞歸下降方法實現(xiàn)自底向上的分析，劉磊等，吉林大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2004（3）。3.編譯原理多媒體輔助教學(xué)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，劉磊等，吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2002(2)。4.測試語言ATLAS的實現(xiàn)技術(shù)，劉磊等，儀器儀表學(xué)報，2004(

12、4)。5.ATLAS_MPS的設(shè)計與實現(xiàn)，劉磊等，吉林大學(xué)學(xué)報，2004(4)。6.編譯原理實踐課程教學(xué)方法研究，張晶等，全國首屆計算機程序設(shè)計類課程教學(xué)研討會，2005(9)。7.“編譯原理”課程建設(shè)研究，劉磊等，計算機教育，2006(6)。獲得獎勵：1. 2004年，編譯原理實踐課程建設(shè)，吉林大學(xué)教學(xué)成果二等獎。2. 2006年，編譯程序的設(shè)計與實現(xiàn)一書獲吉林大學(xué)本科優(yōu)秀教材。3. 2002年，編譯原理CAI課件PCMCAI獲被吉林省教育廳評為二等獎，并在第六屆全國多媒體教育軟件大獎賽上獲得優(yōu)秀獎。4.編譯原理課程先后被評為吉林大學(xué)精品課程、吉林省精品課程及教育部-微軟精品課程?？傊?，經(jīng)過多年的研究、探索與實踐，我們在編譯原理實踐課程的建設(shè)方面取得了一定成效。在吉林大學(xué)計算機學(xué)院首次開設(shè)了編譯原理實踐課程，該課程以學(xué)生實際上機實習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔，強調(diào)啟發(fā)式教學(xué)，注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。學(xué)生在實踐課程中，通過實際動手編程，將抽象的編譯理論知識具體化和形象化，加深了對基本概念和方法的理解和運用，從而全面系統(tǒng)地掌握了編譯器的構(gòu)造