基本介紹
- 中文名：編譯原理
- 開課時間：2017年9月4日（首次）
- 授課平台：中國大學MOOC
- 提供院校：哈爾濱工業大學
- 類別：慕課、國家精品課
- 授課教師：陳鄞、郭勇、塗志瑩等
課程性質,課程背景,適應對象,開課信息,課程簡介,課程大綱,課前預備,預備知識,學習資料,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程背景
世界計算機科學家Alfred V.Aho在《編譯器》的第1章第1句話寫道：“編寫編譯器的原理和技術具有普遍的意義，以至於在每個計算機科學家的研究生涯中，該書中的原理和技術都會反覆用到。”這句話點明了編譯原理該門課程在計算機專業中的重要地位。有過使用高級程式設計語言編寫程式經歷的學習者知道，當給計算機輸入一段程式以後，計算機就可以按照人們意圖去工作。由0和1構成的機器代碼才是可以被計算機直接理解的語言。因此，用高級語言編寫的程式，最終都要“翻譯”成由0和1構成的機器代碼才可以在計算機上執行，這一翻譯過程，就稱為編譯。
適應對象
編譯原理主要面向計算機相關專業大學生、以及相關技術的從業人員等。
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 參與人數 |
|---|---|---|---|
第1次開課 | 2017年09月04日~2017年12月31日 | 陳鄞、郭勇 | 10399 |
第2次開課 | 2018年03月05日~2018年07月31日 | 16424 | |
第3次開課 | 2018年09月03日~2018年12月31日 | 陳鄞、郭勇、塗志瑩、黃誠 | 11272 |
第4次開課 | 2019年02月18日~2019年07月31日 | 陳鄞、郭勇、塗志瑩 | 17757 |
第5次開課 | 2019年09月02日~2019年12月31日 | 14153 | |
第6次開課 | 2020年02月24日~2020年07月31日 | 14168 | |
第7次開課 | 2020年08月31日~2021年01月31日 | 待定 | |
根據中國大學MOOC官網顯示該課程第1次至第7次開課的課時安排均為3~5小時每周。 | |||
課程簡介
編譯原理共20講，其主要講授編譯器設計與實現的主要理論和技術。其中，第1講介紹編譯原理的概念知識；第2、3講介紹程式設計語言及其文法和詞法分析內容；第4至第14講分別介紹語法分析（1~4部分）、語法制導翻譯（1~3部分）、中間代碼生成（1~4部分）；第15講介紹計算機運行存儲分配的知識；第16至20講介紹代碼最佳化（1~4部分）進階內容和代碼生成的實現。
課程大綱
第1講 緒論 | 4-14LALR分析法 | 6-9控制流語句的回填 |
1-1什麼是編譯 | 4-15二義性文法的LR分析 | 6-10switch語句的翻譯 |
1-2編譯系統的結構 | 本講課程講義（PPT文檔） | 6-11過程調用語句的翻譯 |
1-3詞法分析概述 | 4-16LR分析中的錯誤處理 | 本講模擬練習題（不計分） |
1-4語法分析概述 | 本講模擬練習題（不計分） | 本講課程講義（PDF文檔） |
1-5語義分析概述 | 本講課程講義（PDF文檔） | 第14講測驗（計分） |
1-6中間代碼生成及編譯器後端概述 | 【討論7-1】為什麼合併同心項集不會產生移進-歸約衝突？ | 本講課程講義（PPT文檔） |
本講模擬練習題（不計分） | 【討論7-2】為什麼LALR分析法不會作錯誤的移進操作？ | 第15講 運行存儲分配 |
本講課程講義（PDF文檔） | 第7講測驗（計分） | 7-1運行存儲分配概述 |
【討論1-1】編譯過程與人工翻譯過程之間的關係 | 第8講 語法制導翻譯1 | 7-2靜態存儲分配 |
【討論1-2】符號表中NAME欄位的設計 | 5-1語法制導翻譯概述 | 7-3棧式存儲分配 |
第1講測驗（計分） | 5-2語法制導定義SDD | 7-4調用序列和返回序列 |
本講課程講義（PPT文檔） | 5-3SDD的求值順序 | 7-5非局部數據的訪問 |
第2講 程式設計語言及其文法 | 5-4S-屬性定義與L-屬性定義 | 7-6符號表 |
2-1基本概念 | 本講模擬練習題（不計分） | 7-7符號表的建立 |
2-2文法的定義 | 本講課程講義（PDF文檔） | 本講模擬練習題（不計分） |
2-3語言的定義 | 【討論8-1】如何表示語義信息？ | 本講課程講義（PDF文檔） |
2-4文法的分類 | 【討論8-2】如何計算語義屬性？ | 【討論15-1】如何基於符號表構造訪問鏈？ |
2-5CFG的分析樹 | 【討論8-3】如何判定一個屬性是綜合屬性還是繼承屬性？ | 【討論15-2】如何基於符號表訪問非局部數據？ |
本講模擬練習題（不計分） | 【討論8-4】什麼樣的SDD可以保證存在對其屬性進行計算的順序？ | 第15講測驗（計分） |
本講課程講義（PDF文檔） | 本講課程講義（PPT文檔） | 本講課程講義（PPT文檔） |
【討論2-1】計算機中是如何表示語言的？ | 【討論8-5】為什麼S-SDD與L-SDD能夠保證存在屬性計算順序？ | 第16講 代碼最佳化1 |
【討論2-2】每一類單詞可否看成一種語言？ | 第8講測驗（計分） | 本講課程講義（PPT文檔） |
第2講測驗（計分） | 第9講 語法制導翻譯2 | 8-1流圖 |
本講課程講義（PPT文檔） | 本講課程講義（PPT文檔） | 8-2常用的代碼最佳化方法（一） |
第3講 詞法分析 | 5-5語法制導翻譯方案SDT | 8-3常用的代碼最佳化方法（二） |
3-1正則表達式 | 5-6在非遞歸的預測分析過程中進行翻譯 | 8-4基本塊的最佳化 |
3-2正則定義 | 本講模擬練習題（不計分） | 本講模擬練習題（不計分） |
3-3有窮自動機 | 本講課程講義（PDF文檔） | 本講課程講義（PDF文檔） |
3-4有窮自動機的分類 | 【討論9-1】為什麼S-SDD的SDT可以在語法分析的過程中同時實現？ | 第16講測驗（計分） |
3-5從正則表達式到有窮自動機 | 【討論9-2】非遞歸預測分析器的擴展 | 第17講 代碼最佳化2 |
3-6從NFA到DFA的轉換 | 第9講測驗（計分） | 本講課程講義（PPT文檔） |
3-7識別單詞的DFA | 第10講 語法制導翻譯3 | 8-5數據流分析 |
本講模擬練習題（不計分） | 本講課程講義（PPT文檔） | 8-6到達定值分析 |
本講課程講義（PDF文檔） | 5-7在遞歸的預測分析過程中進行翻譯 | 8-7到達定值方程的計算 |
第3講測驗（計分） | 5-8L-屬性定義的自底向上翻譯 | 本講模擬練習題（不計分） |
本講課程講義（PPT文檔） | 本講模擬練習題（不計分） | 本講課程講義（PDF文檔） |
第4講 語法分析1 | 本講課程講義（PDF文檔） | 第17講測驗（計分） |
4-1自頂向下分析概述 | 【討論10-1】遞歸預測分析器的擴展 | 第18講 代碼最佳化3 |
4-2文法轉換 | 【討論10-2】文法及翻譯方案的修改 | 本講課程講義（PPT文檔） |
4-3LL（1）文法 | 第10講測驗（計分） | 8-8活躍變數分析 |
本講模擬練習題（不計分） | 第11講 中間代碼生成1 | 8-9可用表達式分析 |
本講課程講義（PDF文檔） | 6-1類型表達式 | 本講模擬練習題（不計分） |
4-4FIRST集和FOLLOW集的計算 | 6-2聲明語句的翻譯 | 本講課程講義（PDF文檔） |
本講課程講義（PPT文檔） | 本講模擬練習題（不計分） | 第18講測驗（計分） |
第4講測驗（計分） | 本講課程講義（PDF文檔） | 第19講 代碼最佳化4 |
第5講 語法分析2 | 【討論11-1】如何計算數組的類型表達式及數組寬度？ | 本講課程講義（PPT文檔） |
4-5遞歸的預測分析法 | 第11講測驗（計分） | 8-10支配結點和回邊 |
4-6非遞歸的預測分析法 | 本講課程講義（PPT文檔） | 8-11自然循環及其識別 |
4-7預測分析中的錯誤處理 | 第12講 中間代碼生成2 | 8-12刪除全局公共子表達式和複製語句 |
本講模擬練習題（不計分） | 6-3簡單賦值語句的翻譯 | 8-13代碼移動 |
本講課程講義（PDF文檔） | 6-4數組引用的翻譯 | 8-14作用於歸納變的強度削弱 |
第5講測驗（計分） | 本講模擬練習題（不計分） | 8-15歸納變數的刪除 |
本講課程講義（PPT文檔） | 本講課程講義（PDF文檔） | 本講模擬練習題（不計分） |
第6講 語法分析3 | 【討論12-1】數組元素定址的翻譯 | 本講課程講義（PDF文檔） |
本講課程講義（PPT文檔） | 第12講測驗（計分） | 第19講測驗（計分） |
4-8自底向上分析概述 | 本講課程講義（PPT文檔） | 第20講 代碼生成 |
4-9LR分析法概述 | 第13講 中間代碼生成3 | 本講課程講義（PPT文檔） |
4-10LR（0）分析 | 本講課程講義（PPT文檔） | 9-1代碼生成器的主要任務 |
4-11LR（0）分析表構造算法 | 6-5控制流語句及其SDT | 9-2一個簡單的目標機模型 |
本講模擬練習題（不計分） | 6-6布爾表達式及其SDT | 9-3指令選擇 |
本講課程講義（PDF文檔） | 6-7控制流翻譯的例子 | 9-4暫存器的選擇 |
【討論6-1】下推自動機與有窮自動機之間的關係 | 本講模擬練習題（不計分） | 9-5暫存器選擇函式getReg的設計 |
【討論6-2】LR語法分析棧中狀態信息與文法符號信息之間的關係 | 本講課程講義（PDF文檔） | 9-6窺孔最佳化 |
第6講測驗（計分） | 第13講測驗（計分） | 本講模擬練習題（不計分） |
第7講 語法分析4 | 第14講 中間代碼生成4 | 本講課程講義（PDF文檔） |
4-12SLR分析 | 6-8布爾表達式的回填 | 第20講測驗（計分） |
4-13LR（1）分析 | （註：課程大綱排版從左到右列） | |
課前預備
預備知識
學習編譯原理前需要預備高級程式設計語言、數據結構、集合與圖論等專業知識。
學習資料
編譯原理的學習資料有《編譯原理（第2版）：本科教學版》《編譯原理》等。
書名 | 作者 | ISBN | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|---|
《編譯原理（第2版）：本科教學版》 | （美）Alfred V.Aho | 9787111269298 | 2009年 | |
《Compilers: Principles, Techniques and Tools（Second Edition）》 | Alfred V. Aho等 | ------ | 2006年 | Pearson Education, Inc |
《編譯原理》 | 蔣宗禮等 | 9787040290585 | 2010年 | |
表格內容參考資料 | ||||
所獲榮譽
2018年，編譯原理被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。
教師簡介
陳鄞，女，哈爾濱工業大學計算學部副教授、碩士生導師。
郭勇，男，哈爾濱工業大學講師。
塗志瑩，男，漢族，1983年生，工學博士，哈爾濱工業大學（威海）計算機科學與技術學院副教授、碩士生導師。
