514

УДК 004.9

Платов А.Ю. / Языки программирования и методы трансляции [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / А.Ю. Платов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2018. – 12 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Языки программирования и методы трансляции» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Языки программирования и методы трансляции» по направлению подготовки 09.03.04 Программная инженерия, профиль Разработка программно-информационных систем.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 09.03.04 Программная инженерия, профиль Разработка программноинформационных систем, утверждённым решением учёного совета ННГАСУ от 02.03.2018 г. (протокол № 3).

2

Оглавление

3

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины Б.1.24. Языки программирования и методы трансляции являются:

освоение принципиальных вопросов лингвистического и системного обеспечения информационных систем. Достижение этой цели предполагается через решение частной задачи: изучения основ алгоритмов, используемых при написании интерпретаторов.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−основные принципы лексического, семантического и синтаксического разбора;

−способы разработки компиляторов и виды виртуальных машин

Уметь:

−написать и отладить программу разбора выражений

−оценить сравнительную производительность виртуальных машин;

Владеть:

−навыком описания формальных языков (форма Бэкуса-Науера)

−навыком использования вспомогательных средств лексического анализа

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле программной инженерии.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Основные понятия.

Интерпретаторы, компиляторы. Виртуальные машины.

2. Форма Бэкуса-Науера

Формальные грамматики. Способы описания грамматики. Контекстно-независимые грамматики. Представление в БНФ некоторых языков программирования (Pascal, C, Oberon)

3. Лексический анализ

Разбиение на лексемы. Два способа разбора: с построением таблицы лексем и однопроходным способом.

4. Синтаксический разбор выражений

Виды алгоритмов синтаксического разбора. Алгоритм рекурсивного спуска. Разбор арифме-

4

тических выражений.

5. Семантический разбор выражений.

Построение дерева разбора. Обработка ошибок.

6. Исполнение программы.

Типы исполнения: непосредственное и программы в внутреннем представлении. Стековая и регистровая виртуальные машины. Линейное и древовидное представление.

5

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

В случае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3 Общие рекомендации по изучению материала лекций

Раздел 1: «Основные понятия.» – 2 лекции.

Цель: дать основы понимания терминологии предметной области. Содержание: Интерпретаторы, компиляторы. Виртуальные машины.

Раздел 2: «Форма Бэкуса-Науера» 2 лекции.

Цель: изучить способы описания языков.

6

Формальные грамматики. Способы описания грамматики. Контекстно-независимые грамматики. Представление в БНФ некоторых языков программирования (Pascal, C, Oberon).

Раздел 3: «Лексический анализ». – 3 лекции.

Цель: изучить основы лексического разбора программ.

Содержание: Разбиение на лексемы. Два способа разбора: с построением таблицы лексем и однопроходным способом. Построение простого лексического анализатора.

Раздел 4: «Синтаксический разбор выражений». – 3 лекции.

Цель: изучить основы синтаксического анализа программ.

Содержание: Виды алгоритмов синтаксического разбора. Алгоритм рекурсивного спуска. Разбор арифметических выражений. Построение программы разбора арифметических выражений.

Раздел 5: «Семантический разбор выражений.». — 3 лекции.

Цель: изучить основы семантического анализа программ.

Содержание: Построение дерева разбора. Обработка ошибок. Программа построения дерева разбора.

Раздел 6: «Исполнение программы». — 3 лекции.

Цель: изучить основы работы виртуальных машин.

Содержание: Типы исполнения: непосредственное и программы в внутреннем представлении. Стековая и регистровая виртуальные машины. Линейное и древовидное представление. Завершение программы интерпретации.

2.4Контрольные вопросы

1.Типы компиляторов

2.Типы интерпретаторов

3.Формальная грамматика: определение, виды

4.Записать в БНФ оператор цикла для языка Oberon

5.Записать в БНФ оператор цикла для языка С++

6.Записать в БНФ условный оператор для языка Oberon

7.Записать в БНФ условный оператор для языка С++

8.Записать в БНФ оператор CASE для языка Oberon

9.Записать в БНФ оператор switch языка C++

10.Строение таблицы лексем

11.Построить простейший синтаксический анализатор

12.Дерево разбора: структура

13.Отладить программу с деревом разбора

14.Типы исполнения программы

15.Внутреннее представление программы: типы.

16.Виртуальная машина: типы и сравнение.

17.Отладить простую виртуальную машину

7

3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям

3.1Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям

Входе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Всоответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на практическое занятие.

При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

3.2 Примеры задач для практических занятий

Пример № 1

Записать в БНФ оператор цикла для языка Oberon Пример № 2 Написать интерпретатор арифметических выражений Пример № 3

Сравнить стековую и регистровую виртуальные машины.

8

4. Методические указания по организации самостоятельной работы

4.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.

Целями самостоятельной работы студентов являются:

-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

-углубление и расширение теоретических знаний;

-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

-развитие познавательных способностей и активности студентов:

-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.

Запланированная в учебном плане самостоятельная работа студента рассматривается как связанная либо с конкретной темой изучаемой дисциплины, либо с подготовкой к курсовой, дипломной работе, а также к защите ВКР. В данном разделе рассматривается только самостоятельная работа первого вида.

Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация.

Планирование самостоятельной работы включает:

-уяснение задания на самостоятельную работу;

-подбор рекомендованной литературы;

-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подго-

товки.

Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.

На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:

-изучение рекомендованной литературы;

-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);

-взаимное обсуждение материала.

Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал. Оставшаяся восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.

Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную. Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр литературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извлечение необходимой ин-

9

формации.

Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие способы:

-поиск через систематический каталог в библиотеке;

-просмотр специальных периодических изданий;

-использование материалов, размещенных в сети Интернет.

Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника, монографий, научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное пособие предназначены для студентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя. Монографии дают обширное описание проблемы, содержат в себе справочную информацию и отражают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излагает позицию автора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной проблемы.

В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.

При необходимости студенту следует обращаться за консультацией к преподавателю.

Составление записей или конспектов позволяет составить сжатое представление по изучаемым вопросам. Записи имеют первостепенное значение для самостоятельной работы студентов. Они помогают понять построение изучаемого материала, выделить основные положения, проследить их логику.

Ведение записей способствует превращению чтения в активный процесс. У студента, систематически ведущего записи, создается свой индивидуальный фонд подсобных материалов для быстрого повторения прочитанного. Особенно важны и полезны записи тогда, когда в них находят отражение мысли, возникшие при самостоятельной работе.

Можно рекомендовать следующие основные формы записи: план, конспект, тезисы, презентация.

План – это схема прочитанного материала, краткий (или подробный) перечень вопросов, отражающих структуру и последовательность материала. Подробно составленный план вполне заменяет конспект.

Конспект – это систематизированное, логичное изложение материала источника. Объем конспекта не должен превышать 10 страниц. Шрифт Times New Roman, кегль 14, интервал 1,5. Список литературы должен состоять из 5-8 источников, по возможности следует использовать последние издания учебных пособий и исследований.

Тезисы — это последовательность ключевых положений из некоторой темы без доказательств или с неполными доказательствами. По объему тезисы занимают одну страницу формата А4 или одну – две страницы в ученической тетради. В конце тезисов студент должен сделать собственные выводы.

Презентации по предложенной теме составляются в программе Power Point или Impress. Количество слайдов должно быть не менее 15 и не превышать 20 слайдов. Кроме текста на слайдах можно создавать схемы и таблицы. Шрифт должен быть читаемым, например, шрифт черного цвета на светлом фоне или светлый шрифт на темном фоне. Также шрифт не должен быть слишком мелким. В слайдах указываются только основные тезисы, понятия и нормы.

10