計算機專業是否需要開設編譯原理課程

隨着信息技術的迅猛發展及其應用領域的不斷深化，幾乎所有專業的研究與應用都離不開信息技術。信息化浪潮對高等教育也帶來非常直接的變化，各專業課程設置無不將計算機知識教育作為其課程設置的組成部分。幾乎所有專業的大學畢業生，都要求掌握基本的計算機操作技能，非計算機專業學生需要通過計算機等級考試，而一些和信息技術密切相關的專業，如電子信息、信息管理、電子商務等，課程設置上與計算機專業更是大量重疊，計算機知識教育在各專業中的滲透程度日漸加劇。

1 計算機專業面臨的新挑戰

在計算機知識正在成為各專業基本教育內容的背景下，計算機專業學生的專業優勢受到很大的挑戰，以往在軟硬件知識和應用能力上的獨特優勢似乎在逐漸弱化，與具有特定專業背景的學生相比就業壓力越來越大，由此也引發計算機專業到底學什麼、專什麼的現實思考，我們必須面臨的問題是：計算機專業的學生專業優勢體現在哪裏?

計算機學科是一門技術性、工程性和應用性很強的學科，並有其基礎理論支撐的科學體系。計算機也是一種使用工具，但那種把工具使用等同於計算機專業的狹隘認識，其思維實際上和十多年前認為“會用計算機打字就是會用計算機”如出一轍。計算機專業學生的優勢應該在於：通過系統的專業原理性知識的學習與訓練，熟練掌握基本的應用技能，並能夠“知其然，且知其所以然”，為此專業基礎課程的薰陶必不可少。而編譯原理就是一門介紹這種原理性知識的綜合性專業基礎課程。

2 編譯原理是計算機專業必不可少的基礎知識

計算機專業的理論基礎對培養學生的計算機專業素養具有非常重要的作用。

在眾多的原理性學習課程中，編譯原理主要承擔了語言實現原理、方法和技術的介紹。人們藉助計算機減輕自己的勞動強度，提高生產率，完成一些人類無法進行的危險、高難度工作。然而所有這些工作都必須藉助程序設計語言書寫的程序來指揮計算機。非機器語言程序功能的實現必須由翻譯程序來完成。正是有了編譯程序、解釋程序、彙編程序等翻譯程序，人們才可以使用自己習慣的語言將需要計算機做的事情描述成程序，並通過這些翻譯程序的工作讓計算機理解並執行。可以説，沒有翻譯程序，計算機 不可能象今天這樣得到如此廣泛的普及，網絡也不會有今天這樣大的吸引力，我們的生活、學習和工作將會是另一個樣子。

包括編譯程序在內的翻譯程序承擔了實現語言的功能，它所涉及的知識包括形式語言、自動機理論等語言定義、翻譯與實現的基礎知識，這些知識可以讓學生領悟到計算機理論的精髓，可以讓學生從實現的角度重新審視軟件的開發，有助於學生對軟件的真正認識，對於今後從事應用軟件、語言開發平台、編譯系統甚至操作系統開發等都是非常有好處的。同時，編譯原理是許多課程的一個綜合性的實踐，它進一步加深了學生對程序設計語言課程中語言基本單位的定義和作用的理解。例如，編譯程序使用的一些數據結構和算法是“離散數學”、“數據結構”以及“算法設計與分析”等課程相關知識的典型應用；編譯程序對目標代碼的存儲組織與分配功能的實現原理又與“操作系統”的相關內容相互滲透；編譯程序對中間代碼的優化功能的實現則是數學、邏輯學、結構程序設計和優化理論的綜合應用和專門化。因此，編譯的'原理性研究、學習和實踐，可以多角度提高學生的邏輯思維能力、實踐動手能力、編程調試及綜合應用能力，有助於切實有效地提高學生的專業素質。另外，編譯課程中介紹的知識也是後續許多課程的基礎。所以，編譯原理是計算機專業學生必須掌握的基本原理，編譯原理課程是計算機專業非常重要的專業課程。

儘管經過計算機專業人員的大量努力，大量的工具軟件為我們提供了極大的便利，以至於人們只需要通過若干次點擊鼠標左鍵就可以方便地完成很多工作，但這並不是説所有問題都已經解決，還有很多深層次的工作需要計算機專業人員去完成。如果我們的計算機專業畢業生也只會“點擊左鍵”，很難想象他們會開發出更好的工具，或對計算機技術的發展作出應有的貢獻。

專業理論基礎的學習，可以培養學生的思維方式和洞察力。計算機技術的更新是非常快的，系統的理論基礎可以讓學生在將來更好地適應新技術，可以讓他們在理論框架的指導下尋找解決問題的方法，朝不同的方向發展!因此，“編譯原理”課程應該是計算機專業必須的重要基礎課。

3 編譯技術的應用及需求

編譯原理課程的重要性，不僅僅是因為它所介紹的知識是計算機專業理論知識的重要組成，也在於編譯程序所使用的一些原理、方法和技術在非編譯系統的實際應用中也發揮了很大作用。

例如我們常用的文本編輯工具的實現，涉及到的字詞、語法正確性等內容就是編譯裏介紹的詞法分析、語法分析技術的具體應用；又如現在大家上網必不可少的搜索引擎，在處理用户輸入的查詢要求、對文檔資源的特徵分析、提取與描述等工作中都用到編譯的相關知識：一些特定的應用也可以用到編譯中的方法來解決問題，比如用正規表達式描述網絡上某種信息的特徵等。

隨着消費類電子產品的大量開發，嵌入式系統的應用需求也不斷增加。在這種情況下，搭建適合的交叉編譯環境的工作日益重要，急需掌握編譯器構造相關原理、方法和技術的從業人員。這不僅説明了編譯知識的生命力，同時也給高等學校計算機專業的編譯課程設置帶來了新的要求。

現實告訴我們，目前的問題不是計算機專業要不要開設編譯原理課程，而是該如何改進編譯原理的內容與教學方式，以更好地適應社會的需求。

4 國內外編譯相關課程的設置情況

我們查閲了國外一些著名的大學計算機專業的課程設置情況，研究了其中與編譯相關的課程安排，發現他們對與編譯相關知識的介紹是非常重視的。

美國麻省理工學院的計算機專業課程設置中，與編譯相關的課程就有Structure and Interpretation of ComputerPrograms，Computer Language Engineering(包括基本概念、編譯器的功能和結構、基本程序優化技術、理論和實踐的交互作用以及使用工具編制軟件)，Mulfithreaded Parallelism：Languages and Compilers加州大學伯克利分校工學院的計算機課程設置中，涉及編譯的課程有Implarnentation ofProgramming Languages,Programming Languages and Compilers，

Structure and Interpretation of Computer Programs等：英國劍橋大學的計算機科學課程與編譯相關的有Compilerconstruction和Advanced compiler design等。

可以看到，這些學校的計算機專業課程有的設置了專門的編譯課程，有的雖然沒有設置專門的課程，但在不同的課程中都安排了專門的內容和相關的知識，不管課程設置的方式如何，編譯在其中都佔有很重要的分量。這足以説明國外在培養計算機專業的人材時，是非常看中其對編譯相關知識的掌握的。

在國內，多年來編譯原理一直是各校特別是教育部所屬高校計算機專業的必修課，曾經也是計算機專業碩士入學考試的必考科目，現在某些學校的計算機專業碩士生入學面試和博士入學考試還必考編譯原理。編譯原理課程在我國計算機專業人材培養中起了很重要的作用，新形勢下開發具有自主知識產權的計算機系統軟、硬件，更需要編譯原理課程繼續發揮作用。

5 關於我國計算機專業編譯原理課程設置的建議

一般認為，編譯原理課程是計算機專業最難的課程之一，它是數據結構、語言、算法和軟件設計等知識的綜合體現，學生對這門課程的理解確實會有一定難度，但這正是教師工作需要解決的問題。實踐證明，如果讓學生認識到了課程內容的重要性，並輔之以合適的教學方法和教學手段，取得良好的教學效果是不難的。

為此，我們思考了新形勢下編譯原理課程所涉及內容的教學及課程設置的改革問題，如果必須改變現有的課程設置模式，我們建議在編譯原理課程的設置上，可以考慮採取以下兩種模式：

(1)課程分解式將編譯原理課程根據內容分成兩門課：一門為必修，可命名為“編譯技術”，主要介紹一些為滿足基本應用而需要學生掌握的基礎知識、方法、技術，以達到語言實現理論基礎介紹的目的；另一門為選修，可命名為“編譯理論”，主要介紹偏重原理性的、更深層次的內容，方便有進一步深造需要的學生學習。

(2)內容分解式

可以不單獨設置一門編譯課程，可將課程的內容根據其深淺，涉及到的具體問題，及與其他課程內容的相關性等分解到不同的課程中去，使學生在不同課程的學習中逐步掌握相關知識。

比較兩種模式，後者在目前階段來説還存在一定的難度：一是編譯課程內容的分解不是孤立的，需要與其他課程的內容進行重新整台，因而涉及面太大，短時期內難以做到科學分解與組織；二是增加了其他課程授課教師的工作量與難度，因為他們需要重新考慮、設計新增加的編譯部分內容的教學方法、教學形式等問題，有可能需要在教學實踐中磨合一段時間才能取得好的教學效果。

因此，在現有形勢下，比較可行的還是第一種模式。當然，在經過學科知識點合理的分解與組織之後，可以逐步過渡到第二種模式。