國防出版社編譯原理答案
A. 編譯程序有編譯和翻譯兩種方式分別對其說明並比較 急 在線等
編譯程序 編譯程序
compiler
把用高級程序設計語言書寫的源程序,翻譯成等價的計算機匯編語言或機器語言的目標程序的翻譯程序。編譯程序屬於採用生成性實現途徑實現的翻譯程序。它以高級程序設計語言書寫的源程序作為輸入,而以匯編語言或機器語言表示的目標程序作為輸出。編譯出的目標程序通常還要經歷運行階段,以便在運行程序的支持下運行,加工初始數據,算出所需的計算結果。編譯程序的實現演算法較為復雜。這是因為它所翻譯的語句與目標語言的指令不是一一對應關系,而是一多對應關系;同時也因為它要處理遞歸調用、動態存儲分配、多種數據類型,以及語句間的緊密依賴關系。但是,由於高級程序設計語言書寫的程序具有易讀、易移植和表達能力強等特點,編譯程序廣泛地用於翻譯規模較大、復雜性較高、且需要高效運行的高級語言書寫的源程序。
功能 編譯程序的基本功能是把源程序翻譯成目標程序。但是,作為一個具有實際應用價值的編譯系統,除了基本功能之外,還應具備語法檢查、調試措施、修改手段、覆蓋處理、目標程序優化、不同語言合用以及人-機聯系等重要功能。①語法檢查:檢查源程序是否合乎語法。如果不符合語法,編譯程序要指出語法錯誤的部位、性質和有關信息。編譯程序應使用戶一次上機,能夠盡可能多地查出錯誤。②調試措施:檢查源程序是否合乎設計者的意圖。為此,要求編譯程序在編譯出的目標程序中安置一些輸出指令,以便在目標程序運行時能輸出程序動態執行情況的信息,如變數值的更改、程序執行時所經歷的線路等。這些信息有助於用戶核實和驗證源程序是否表達了演算法要求。③修改手段:為用戶提供簡便的修改源程序的手段。編譯程序通常要提供批量修改手段(用於修改數量較大或臨時不易修改的錯誤)和現場修改手段(用於運行時修改數量較少、臨時易改的錯誤)。④覆蓋處理:主要是為處理程序長、數據量大的大型問題程序而設置的。基本思想是讓一些程序段和數據公用某些存儲區,其中只存放當前要用的程序或數據;其餘暫時不用的程序和數據,先存放在磁碟等輔助存儲器中,待需要時動態地調入。⑤目標程序優化:提高目標程序的質量,即佔用的存儲空間少,程序的運行時間短。依據優化目標的不同,編譯程序可選擇實現表達式優化、循環優化或程序全局優化。目標程序優化有的在源程序級上進行,有的在目標程序級上進行。⑥不同語言合用:其功能有助於用戶利用多種程序設計語言編寫應用程序或套用已有的不同語言書寫的程序模塊。最為常見的是高級語言和匯編語言的合用。這不但可以彌補高級語言難於表達某些非數值加工操作或直接控制、訪問外圍設備和硬體寄存器之不足,而且還有利於用匯編語言編寫核心部分程序,以提高運行效率。⑦人-機聯系:確定編譯程序實現方案時達到精心設計的功能。目的是便於用戶在編譯和運行階段及時了解內部工作情況,有效地監督、控制系統的運行。
早期編譯程序的實現方案,是把上述各項功能完全收納在編譯程序之中。然而,習慣做法是在操作系統的支持下,配置調試程序、編輯程序和連接裝配程序,用以協助實現程序的調試、修改、覆蓋處理,以及不同語言合用功能。但在設計編譯程序時,仍須精心考慮如何與這些子系統銜接等問題。
工作過程 編譯程序必須分析源程序,然後綜合成目標程序。首先,檢查源程序的正確性,並把它分解成若干基本成分;其次,再根據這些基本成分建立相應等價的目標程序部分。為了完成這些工作,編譯程序要在分析階段建立一些表格,改造源程序為中間語言形式,以便在分析和綜合時易於引用和加工(圖1)。
數據結構 分析和綜合時所用的主要數據結構,包括符號表、常數表和中間語言程序。符號表由源程序中所用的標識符連同它們的屬性組成,其中屬性包括種類(如變數、數組、結構、函數、過程等)、類型(如整型、實型、字元串、復型、標號等),以及目標程序所需的其他信息。常數表由源程序中用的常數組成,其中包括常數的機內表示,以及分配給它們的目標程序地址。中間語言程序是將源程序翻譯為目標程序前引入的一種中間形式的程序,其表示形式的選擇取決於編譯程序以後如何使用和加工它。常用的中間語言形式有波蘭表示、三元組、四元組以及間接三元組等。
分析部分 源程序的分析是經過詞法分析、語法分析和語義分析三個步驟實現的。詞法分析由詞法分析程序(又稱為掃描程序)完成,其任務是識別單詞(即標識符、常數、保留字,以及各種運算符、標點符號等)、造符號表和常數表,以及將源程序換碼為編譯程序易於分析和加工的內部形式。語法分析程序是編譯程序的核心部分,其主要任務是根據語言的語法規則,檢查源程序是否合乎語法。如不合乎語法,則輸出語法出錯信息;如合乎語法,則分解源程序的語法結構,構造中間語言形式的內部程序。語法分析的目的是掌握單詞是怎樣組成語句的,以及語句又是如何組成程序的。語義分析程序是進一步檢查合法程序結構的語義正確性,其目的是保證標識符和常數的正確使用,把必要的信息收集和保存到符號表或中間語言程序中,並進行相應的語義處理。
綜合部分 綜合階段必須根據符號表和中間語言程序產生出目標程序,其主要工作包括代碼優化、存儲分配和代碼生成。代碼優化是通過重排和改變程序中的某些操作,以產生更加有效的目標程序。存儲分配的任務是為程序和數據分配運行時的存儲單元。代碼生成的主要任務是產生與中間語言程序符等價的目標程序,順序加工中間語言程序,並利用符號表和常數表中的信息生成一系列的匯編語言或機器語言指令。
結構 編譯過程分為分析和綜合兩個部分,並進一步劃分為詞法分析、語法分析、 語義分析、 代碼優化、存儲分配和代碼生成等六個相繼的邏輯步驟。這六個步驟只表示編譯程序各部分之間的邏輯聯系,而不是時間關系。編譯過程既可以按照這六個邏輯步驟順序地執行,也可以按照平行互鎖方式去執行。在確定編譯程序的具體結構時,常常分若干遍實現。對於源程序或中間語言程序,從頭到尾掃視一次並實現所規定的工作稱作一遍。每一遍可以完成一個或相連幾個邏輯步驟的工作。例如,可以把詞法分析作為第一遍;語法分析和語義分析作為第二遍;代碼優化和存儲分配作為第三遍;代碼生成作為第四遍。反之,為了適應較小的存儲空間或提高目標程序質量,也可以把一個邏輯步驟的工作分為幾遍去執行。例如,代碼優化可劃分為代碼優化准備工作和實際代碼優化兩遍進行。
一個編譯程序是否分遍,以及如何分遍,根據具體情況而定。其判別標准可以是存儲容量的大小、源語言的繁簡、解題范圍的寬窄,以及設計、編制人員的多少等。分遍的好處是各遍功能獨立單純、相互聯系簡單、邏輯結構清晰、優化准備工作充分。缺點是各遍之中不可避免地要有些重復的部分,而且遍和遍之間要有交接工作,因之增加了編譯程序的長度和編譯時間。
一遍編譯程序是一種極端情況,整個編譯程序同時駐留在內存,彼此之間採用調用轉接方式連接在一起(圖2)。當語法分析程序需要新符號時,它就調用詞法分析程序;當它識別出某一語法結構時,它就調用語義分析程序。語義分析程序對識別出的結構進行語義檢查,並調用「存儲分配」和「代碼生成」程序生成相應的目標語言指令。
隨著程序設計語言在形式化、結構化、直觀化和智能化等方面的發展,作為實現相應語言功能的編譯程序,也正向自動程序設計的目標發展,以便提供理想的程序設計工具。
參考書目
陳火旺、錢家驊、孫永強編:《編譯原理》,國防工業出版社,北京,1980。
A.V.Aho, Principles of Compiler Design,Addison Wes-ley, Reading, Massachusetts, 1977.
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編譯程序 (compiler)
將用高級程序設計語言書寫的源程序,翻譯成等價的用計算機匯編語言、機器語言或某種中間語言表示的目標程序的翻譯程序。用戶利用編譯程序實現數據處理任務時,先要經歷編譯階段,再經歷運行階段。編譯階段以源程序作為輸入,以目標程序作為輸出,其主要任務是將源程序翻譯成目標程序。運行階段的任務是運行所編譯出的目標程序,實現源程序中指定的數據處理任務,其工作通常包括:輸入初始數據,對數據或文件進行數據加工,輸出必要信息和加工結果等。編譯程序的實現演算法較為復雜。這是因為它所翻譯的語句與目標語言的指令不是一一對應關系,而是一多對應關系;同時因為它要在編譯階段處理遞歸調用、動態存儲分配、多種數據類型 實現 、 代碼生成與代碼優化等繁雜技術問題;還要在運行階段提供良好、有效的運行環境。由於高級程序設計語言書寫的程序具有易讀、易移植和表達能力強等特點,所以編譯程序廣泛地用於翻譯規模較大、復雜性較高、且需要高效運行的高級語言書寫的源程序。
功能 編譯程序的基本功能是把源程序翻譯成目標程序。此外,還要具備語法檢查、調試措施、修改手段、覆蓋處理、目標程序優化、不同語言合用以及人機聯系等具有實際應用價值的重要功能。①語法檢查。檢查源程序是否合乎語法 。②調試措施。檢查源程序是否合乎用戶的設計意圖。③修改手段。為用戶提供簡便的修改源程序的手段。④覆蓋處理。主要為處理程序較長、數據量較大的大型問題程序而設置。基本思想是讓一些程序段和數據公用某些存儲區,其中只存放當前要用的程序段或數據,其餘暫時不用的程序段和數據均存放在磁碟等輔助存儲器中,待需要時動態地調入存儲區中運行。⑤目標程序優化。提高目標程序的質量,即使編譯出的目標程序運行時間短、佔用存儲少。⑥不同語言合用 。便於用戶利用多種程序設計語言編寫應用程序或套用已有的不同語言書寫的程序模塊。最為常見的是高級語言和匯編語言的合用。⑦人機聯系。便於用戶在編譯和運行階段及時了解系統內部工作情況,有效地監督、控制系統的運行。
早期編譯程序的實現方案,是把上述各項功能完全收納在編譯程序之中 。後來的習慣方法是在操作系統的支持下,配置編輯程序、調試程序、連接裝配程序等實用程序或工具軟體,目的是創造一個良好的開發環境和運行環境,便於應用軟體的編程、修改、調試、集成以及報表生成、界面設計等工作。但編譯程序設計者設計編譯方案時,仍需精心考慮上述各項功能,較好地解決目標程序與這些實用程序或軟體工具之間的配合與銜接等問題。
工作過程 編譯程序必須分析源程序,然後綜合成目標程序。為達到這個目的,編譯程序要在分析階段建立一些表格,改造源程序為中間語言形式,以便在分析和綜合時易於引用和加工。
數據結構 分析和綜合時所用的主要數據結構,包括符號表、常數表和中間語言程序。符號表由源程序中所用的標識符連同它們的屬性組成,其中屬性包括種類(如變數、數組、結構、函數、過程等)、類型(如整型、實型、字元串、復型、標號等),以及目標程序所需的其他信息。常數表由源程序中用的常數組成,其中包括常數的機內表示以及分配給它們的目標程序地址。中間語言程序是將源程序翻譯成目標程序前引入的一種中間形式的程序,其表示形式的選擇取決於編譯程序以後如何使用它和如何加工它。常用的中間語言形式有波蘭表示、三元組、四元組以及間接三元組等。
分析部分 源程序的分析是經過詞法分析、語法分析和語義分析三個步驟實現的。詞法分析由詞法分析程序(又稱為掃描程序 )完成,其任務是識別單詞(即標識符 、常數、保留字,以及各種運算符、標點符號等)、造符號表和常數表,以及將源程序換碼為編譯程序易於分析和加工的內部形式。語法分析程序是編譯程序的核心部分,其主要任務是根據語言的語法規則,檢查源程序是否合乎語法,並分解源程序。如果不合乎語法,則輸出語法出錯信息;如果合乎語法,則分解源程 序的語法結構, 構造中間語 言形式的內部程序。語法分析的目的是掌握單詞是怎樣組成語句的,以及語句又是如何組成程序的。語義分析程序進一步檢查合法程序結構的語義正確性,其目的是保證標識符和常數的正確使用,把必要的信息收集和保存到符號表或中間語言程序中,並進行相應的語義處理。
綜合部分 綜合階段根據符號表和中間語言程序產生出目標程序,其主要工作包括代碼優化、存儲分配和代碼生成。代碼優化是通過重排和改變程序中的某些操作,以產生更加有效的目標程序。存儲分配是為程序和數據分配運行時的存儲單元。 代碼生成是產 生與中間語 言程序等價的目標程序,亦即,順序加工中間語言程序,利用符號表和常數表中的信息生成一系列的匯編語言或機器語言指令。
動態 20世紀80年代以後,程序設計語言在形式化、結構化、直觀化和智能化等方面有了長足的進步和發展,主要表現在兩個方面:①隨著程序設計理論和方法的發展,相繼推出了一系列新型程序設計語言,如結構化程序設計語言、並發程序設計語言、分布式程序設計語言、函數式程序設計語言、智能化程序設計語言、面向對象程序設計語言等;②基於語法、語義和語用方面的研究成果,從不同的角度和層次上深刻地揭示了程序設計語言的內在規律和外在表現形式。與此相應地,作為實現程序設計語言重要手段之一的編譯程序,在體系結構、設計思想、實現技術和處理內容等方面均有不同程度的發展、變化和擴充。另外,編譯程序已作為實現編程的重要軟體工具,被納入到軟體支援環境的基本層軟體工具之中。因此,規劃編譯程序實現方案時,應從所處的具體軟體支援環境出發,既要遵循整個環境的全局性要求和規定,又要精心考慮與其他諸層軟體 工具之間的相互支援、配合和銜接關系。
B. 哈工大計算機考研參考書目
哈工大計算機考研簡介
初試:
1)計算機組成原理
本系核心課程,主講:唐朔飛老師,全國名師,考研出題人。
參考書目:
唐朔飛,計算機組成原理,高等教育出版社,2000
唐朔飛,計算機組成原理--學習指導與習題解答,高教出版社
2)數據結構
這是本系的核心課程,主講人是張岩老師,考研出題人。
參考書目:
郭福順,廖明宏等,數據結構與演算法基礎(三版),大連理工出版社
嚴蔚敏,吳偉民,數據結構(c語言版),清華大學出版社,1997
復試:
1)集合與圖論
復試核心課程,主講:王義和老師,全國名師,考研出題人
參考書目:
王義和,離散數學引論,哈爾濱工業大學出版社,2002年
2)計算機體系結構
主講:方連眾老師
參考書目:
李學干,計算機系統結構(第三版),西安電子科技大學出版社,
3)操作系統
主講:周明德老師,出題教師。
參考書目:
計算機操作系統 湯子瀛等編著 西安電子科技大學 2004年
操作系統—內核與設計原理 魏迎梅等譯 電子工業 2005年
4)編譯原理
主講:辛明影老師,出題老師。
本系編譯原理很厲害的李建中老師,要到他們的實驗室都是很好地。
參考書目:
Alfred V. Aho著,李建中,姜守旭譯,編譯原理,機械工業出版社
陳火旺,劉春林等,程序設計語言編譯原理(第三版),國防出版社
5)計算機網路
主講:李全龍老師。出題老師。
參考書目:
James F.Kurose著《計算機網路—自頂向下方法與Internet特色》
-第三版(影印版),高等教育出版社。
6)資料庫系統
主講:戰德臣老師,博導。很有實力,出題老師。
參考書目:
Patrick O』Neil,(周傲英譯) 《Database: Principles.
資料庫原理、編程與性能》, 機械工業出版社, 2002.01
薩師煊, 王珊, 《資料庫系統概論》第三版, 高教出版社, 2000.02
C. 計算機科學與技術《編譯原理》求解題
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D. 急需程序設計語言編譯原理(第3版)國防工業出版社 陳火旺 的習題解析
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E. 求高人給個計算機學習指導。
一、廣泛了解,從科普書籍開始
選擇計算機專業的同學,也許是因為原先有一定的基礎,也許是因為一時的激情,但更多的人,可能對自己的選擇沒有深刻的認識,或多或少對計算機專業有一些神秘的感覺。自己究竟是否喜歡這個學科?才華能夠在哪個分支領域有所施展?抑或是真的不適合這個專業?諸多疑問,解決的方法首先便是了解和認識我們的學科。濃厚的興趣是學好任何學科的源泉;而廣泛的了解則是獲得興趣的途徑。當今我們對於信息的獲取已非難事,其中「閱讀」是一個簡潔而有效的方法。
也許你認為閱讀專業書籍對於剛剛步入大學的自己來說有點困難,也很枯燥,那麼不妨先從科普書籍看起。科普書籍是了解理論、獲得應用知識最好的途徑。相信不少理工科的同學被量子物理和相對論搞得頭昏腦脹過。究其原因,是我們的現實生活與抽象的數學模型之間存在思想意識上的鴻溝。然而要是讀讀斯蒂芬•霍金的《時間簡史》,你就會被書中有趣的故事和例證所吸引,從而對抽象的理論有了感性的認識——即使仍然沒有讀懂,你也至少了解了這個學科研究的領域和目標是什麼,也必然有所收獲。所有理工學科都有這樣的性質,計算機專業也不例外。
我們知道,計算機理論是建立在數學基礎之上的。大學計算機專業對數學的要求較高,其重要性不必多言。數學令不少同學頭痛,除了其「繁」與「難」外,很大程度上是因為他們沒有理解這些抽象理論的實際應用方向。與本科數學專業的課程設置相比,計算機專業的數學課程大都偏重實用性。比如我們的離散數學課程中涉及到的邏輯代數奠定了計算機一切運算的基礎,形式語言構成了計算機程序編譯的模型,代數系統則是當前各類資料庫系統的理論依據等等。因此,如果能夠提前地了解到並簡單地學習一下這些數學知識的具體應用,對理解理論是很有益處的。此外,電子學、信號與系統、控制理論等也是計算機專業學生必修的公共課,然而不少同學往往認為它們與計算機專業的關系不大,從而放鬆了學習。事實上這些學科是計算機硬體與網路通信的基礎,學好這方面知識的前提是認識它們的現實應用及其與計算機的密切聯系。
也許你將來學習圖論的時候,對「歐拉路」的概念會很清晰,這是因為你在小時候的圖畫書上玩過「一筆畫」的游戲;然而「二分圖」、「生成樹」這些概念又是怎麼回事呢?你的理解可能就不是那麼深刻了——因為你一時難以找到一些生活中的實例,並從中抽取出特性。在這種情況下,翻閱一些涉及這些知識的科普書籍就十分有必要了。我曾讀過一套《數學游戲》(《科學美國人》雜志匯編,中文版:科學技術文獻出版社),它將圖論、邏輯代數、自動機理論等領域的抽象的概念具體化為一個個有趣的故事,引導讀者了解這些知識的現實應用,啟發讀者將抽象思維與感性生活有機結合。我還讀過一本《編碼的奧秘》(《CODE》,中文版:機械工業出版社),它則將邏輯代數、數字電路、匯編語言等知識以實物和簡單電路的形式進行類比,揭示其中的原理,並引導讀者動手實踐。事實上這類與計算機專業相關的科普書籍還有很多,在學習課本的間隙閱讀一下,絕對能起到催化劑的作用。
談到科普書籍,相關的另一個問題便是計算機科學與計算機技術之間的關系。也許不少同學選擇計算機專業,是源於對計算機令人眼花繚亂的應用的認識。所謂計算機技術,一般是指包括文字處理、信息管理、多媒體、網站建設等在內的計算機應用技術;而所謂計算機科學,一般指數據結構、組成原理、操作系統、編譯原理等計算機內部實現機制。前者是計算機在各行各業提高生產力的體現,屬於各類職業教育和專科教育的范疇;而後者是研究是計算機本身的理論,是本科計算機教學的重點。市面上大多數計算機書籍與雜志是計算機應用技術方面的,屬「技術普及型」,從受眾角度來看與科普書籍有著類似的性質。適當地涉獵一些自己感興趣的應用技術,對培養學習興趣、增強實踐能力、了解業界行情是很有好處的。不過如果確實想在計算機行業長期做下去,仍然應當將主要精力放在對計算機科學的學習方面。畢竟用科學的理論指導實踐是大學教育的意義所在。
總之,廣泛了解計算機學科基礎科普知識,在今後學習具體理論的時候才會少一些盲目,多一些頓悟。
二、把握全局,學習計算機導論
當你對計算機學科涉及的領域有所了解後,就應該著手展開專業學習了。初讀本專業的教學計劃與課程設置,你或許會被諸如離散數學、編譯原理、介面技術等生疏的課程名稱弄得一頭霧水。這些課程都是研究什麼的?它們各自與我們面前的計算機有哪方面的聯系?要回答這類問題,首先需要把握全局,從整體上認識計算機科學。
國內高等院校一般都為大一學生開設計算機基礎課程。這類課程的受眾面廣,主要涉及計算機基礎應用知識。各種版本的計算機基礎教程幾乎都以計算機科學導論作為開篇。對於把計算機作為應用工具的其他專業的學生而言,導論只算是「內容概要」,他們往往更注重後面的應用型知識;而對於把計算機作為研究對象的我們,則決不能忽略這類指導性的內容。專門地、有意識地學好計算機科學導論,能夠使你對計算機科學有一個大局觀,清楚地認識到每一個分支學科的研究領域與重要意義,從而在今後的具體學習中明確方向,加深理解。
依我個人的學習經驗,建議初學者閱讀一些國外優秀計算機基礎與導論教材。與國內大多數講解軟硬體具體使用的同類教材相比,國外教材更偏重以應用為切入點,深入淺出地闡述計算機科學原理。諸如《計算機文化(第8版)》(《New Perspectives on Computer Concepts》,中文版,機械工業出版社)、《計算機科學導論》(《Foundations of Computer Science: From Data Manipulation to Theory of Computation》,中文版,機械工業出版社):前者適合於各種信息類專業的學生或計算機愛好者閱讀。該書圖文並茂,語言生動,從應用角度出發,廣泛涉及計算機軟體、硬體、網路的基本原理,同時概述了計算機學科的歷史背景與行業現狀。隨書的光碟中給出了不少影音材料,在學習的同時還可以提高計算機專業英語聽說能力。後者在風格上與前者類似,但內容更適合計算機專業學生閱讀,被美國不少高校定為計算機專業學生的入門課。它以實例作為出發點,系統地講解了計算機組成、計算機網路、操作系統、數據結構、演算法設計等分支學科的研究領域、基本原理和應用方向,而幾乎不涉及晦澀的數學模型與實現細節。閱讀此類書籍,可以在潛移默化中理清初學者對於計算機科學學習的思路。
計算機科學是一個有機聯系的整體,每個分支都或多或少地與其它分支存在依賴關系。如果死板地依照教學計劃線性地進行學習,往往會遇到知識理解上的問題。例如演算法分析課程與程序設計課程分屬理論與實踐;組成原理課程與體系結構課程是對計算機系統不同層面的剖析。我們不能簡單地找出它們的先修、後修關系,這樣難以建立完整的知識體系。因此在把握大局之後,我們仍有必要簡單了解一下每個分支學科的基礎知識。在這方面,推薦大家閱讀《編程卓越之道(第一卷):深入理解計算機》(《WRITE GREAT CODE: Volume 1:Understanding the Machine》,中文版,電子工業出版社)這本書。分開來看每一章節,其內容編排結構與國內高校計算機課程體制相近,涵蓋了邏輯代數、數字電路、機器指令、體系結構、存儲器管理等方面的基礎知識和實現方法,特別是闡明了各個分支學科之間的本質聯系。有了這些基礎之後,在遇到更高階的問題時,你至少會明白這個問題應該在哪個分支學科中尋找答案了。
當你有了一定的計算機理論基礎,尤其是程序設計基礎後,想更加深入地把握計算機科學的脈絡,不妨看看這本書:《深入理解計算機系統(修訂版)》(《Computer Systems A Programmer's Perspective》,中文版,中國電力出版社)。它與《編程卓越之道》系列的共同特點是從程序員的視角觀察計算機系統。而這本書作為國外數十所高校的計算機系統導論教材,其組織更加嚴密,風格更加嚴謹。它以「程序在計算機中如何執行」為主線,全面闡述計算機系統內部實現的諸多細節。當你在學習數據結構、組成原理和體系結構等課程和時候,翻閱一下此書的相應章節,同時編程實現其中的例子,一定會對課本上單純的文字型理論有更加感性的認識——原來它們是這樣活生生地存在於我的計算機里的!
正所謂「會當凌絕頂,一覽眾山小」,從計算機科學全局的高度整體把握其分支學科,在頭腦中率先構建計算機科學的整體框架並為其夯實最基層的結構,就能夠為你在未來每一步的學習中掃清迷霧,指明方向。
三、運籌帷幄,掌握編程的思想
程序設計與開發是計算機學習的一個關鍵環節,編程能力是衡量一名計算機專業人員素質的重要考核點。這是因為程序是連接理論與實踐的紐帶,是計算機科學與計算機技術相交融的領域。作為一名計算機專業學生,我們一方面有別於其它專業將計算機作為工具的應用型人才,不能僅僅利用計算機,而要為他人利用計算機提供平台;另一方面我們暫時達不到計算機科學家的水平,不能做出理論研究成果,但能為理論學習鋪墊實踐基礎。因此,只有具備足夠的程序設計與開發能力,才能真正體現我們的智慧,同時充分發揮計算機的潛力。
學習編程,首先應掌握至少一門程序設計語言。C語言作為一種語法清晰、功能強大、應用廣泛的高級語言,長期以來被國內大多數高校的定為程序設計必修課。全面理解和掌握C語言的脈絡的重要意義這里毋庸多言。市面上C語言的教程多如牛毛,但最經典的當數C語言的設計者Kernighan與Ritchie合著的權威白皮書——《C程序設計語言(第2版)》(《The C Programming Language》,中文版,機械工業出版社)。書雖不厚,但絕對全面而准確。其語言簡潔,例證通俗,實用性強。相比之下國內的一些C語言教材在學習曲線可能比前者平滑,但它們往往以考試為導向,過多地糾纏語法死角,同時大都未遵從ANSI標准。對於計算機專業學生來說,前者能夠讓我們看到更加嚴謹與實務的態度。當你的語言功底達到一定程度後,就需要從一個更高的視角來探察語言的本質,不妨看看這本:《計算機程序的構造和解釋(第2版)》(《Structure and Interpretation of Computer Programs》,中文版,機械工業出版社)。它闡述了編程語言本身的機制與實現,同時引入了一門對於大多數中國學生來說不甚了解的語言——LISP。LISP是很多美國高校計算機專業的入門語言,也是一種結構上與C、Pascal、Java、Basic等完全不同的非馮•諾依曼語言。研讀SICP,體味LISP,給你耳目一新的感覺之後更多地可以加深對編程思想本質的理解。
大學的各類程序設計與開發課程旨在培養我們兩方面的能力——演算法設計能力與應用開發能力。前者偏重計算機科學,後者偏重計算機技術。演算法是用計算機思維解決現實問題的理論,具有較強的數學性。演算法學的曠世巨著應數Knuth的《計算機程序設計藝術》(《The Art of Computer Programming》,中文版,清華、機工、國防等出版社皆有授權),不過要徹底讀懂這個大部頭需要相當的數學理論基礎與編程實踐經驗積累。對於初學者,建議首先培養使用常規演算法解決小規模問題的能力,並行地提高駕馭語言的水平與抽象問題的思維。針對這個目的,結合程序設計實踐一類的課程,可以讀讀這幾本書:《編程珠璣(第2版)》(《Programming Pearls》,中文版,中國電力出版社)、《程序設計實踐》(《The Practice of Programming》,中文版,機械工業出版社)、《代碼閱讀方法與實踐》(《Code Reading: The Open Source Perspective》,中文版,清華大學出版社)、《C專家編程》(《Expert C Programming》,中文版,人民郵電出版社)。它們的側重點各有不同,但對於通過實踐來學習演算法與數據結構都是很有益處的。
應用開發方面,實踐是第一要務,然而高效的實踐是建立在科學的程序設計方法之上的。以C語言為代表的結構化程序設計方法是規范的程序邏輯的基礎,目前主要使用在系統級開發中,前面所提到的諸多書籍都或多或少有所涉及。而以Java、C++為代表的面向對象程序設計方法廣泛應用於實用項目開發,這方面的經典之作中,推薦閱讀Bruce Eckel的《Java編程思想(第3版)》(《Thinking in Java》,中文版,機械工業出版社)與《C++編程思想(第2版)》(《Thinking in C++》,中文版,機械工業出版社)。此外軟體架構設計、編碼規范與風格、代碼除錯與質量管理以及軟體工程的各類原則在實際項目開發中都是及其重要的,在具備了一定的編程經驗、准備投入一些實際項目開發的時候務必要了解。建議閱讀《代碼大全(第2版)》(《Code Complete》,中文版,電子工業出版社)這本大而全的軟體構建綜合性寶典,它在從總體上指導軟體開發的各個環節的同時也引入了一些細節問題(諸如goto的使用)的討論,引導我們對一些司空見慣的程序設計理念不但要知其然,而且要知所以然。
有一位熱衷於游戲的同學告訴我,游戲給予他滿足控制欲的空間。但是請放眼看看,游戲的控制范圍不外乎一個特定進程中他人預先設定好的一系列數據,並以有限的圖像與聲音形式體現出來。然而如果你掌握了編程這一強大的武器,就能夠面對眼前的計算機游刃有餘,在硬體條件允許的情況下盡你所能將控制欲升華為創造力,方便自己的同時造福他人。運籌帷幄,掌握編程的思想,無論走向科學研究或是應用開發,這都將為你奠定堅實的基礎!
四、理性思辨,體味計算機哲學
Bill Gates對計算機事業充滿激情——「每天早晨醒來,一想到所從事的工作和所開發的技術將會給人類生活帶來的巨大影響和變化,我就會無比興奮和激動。」自由軟體運動的精神領袖Richard Stallman幾十年如一日,將打破知識壟斷、共享人類智慧作為己任,帶領著數以萬計的軟體志願者推動著開源世界的發展。但並非每個計算機業者都能有Gates那樣豪邁的氣度和Stallman那種堅定的信仰,計算機及其相關技術對於大多數業者來說僅僅是興趣愛好或者謀生的工具。計算機行業半個多世紀以來形成了其獨有的文化氛圍,作為一名計算機專業學生,了解專業文化,體味專業哲學,對於學習和從業都是具有指導意義的。
首先必須承認,計算機世界中存在著形形色色的意識理念差異。諸如微軟帝國與開源世界的明爭暗鬥,不僅僅是一場商戰,更多的是兩種哲學的搏擊。當代大學生多數是在微軟Windows光環照耀下認識計算機的。在這種環境下,多接觸一些開源世界的事物,對於理解計算機的本質不無裨益。《共創未來:打造自由軟體神話》(《Free for All: How Linux and the Free Software Movement Undercut the High-Tech Titans》,中文版,上海科技教育出版社)是一本講述開源世界發展史的書,你可以從中了解自由軟體運動及其領袖人物的傳奇故事,從而對GNU、Linux、OpenSource這些概念蘊生人性化的理解。清華大學王垠的《完全用GNU/Linux工作,擯棄Windows——你我共勉》、蘭州大學黃平的《自由,你忘記了嗎?》等長篇文章則是國人對開源運動的慷慨陳辭。盡管這些文章常常被指為「偏激」,但沒有調查就沒有發言權,無論支持還是反對,客觀的認識是第一位的。
其次,我們應該用平和的心態對待知識與技術,衡准專業學習在生活中的位置。一些同學出於種種原因,成為了「先進技術」的追隨者:通曉各類流行的編程語言,一有新版本的工具推出立即安裝學習,一有新的技術論戰立即關注其走向。還有一些同學成為了某些技術的忠實信徒:看準了Java就對.NET的東西置之不理。這些追隨者和信徒們往往為突飛猛進的技術所累,以至於有感於學習的空虛。過分追捧技術可謂捨本逐末,死扣某一知識也顯得目光短淺。一方面百變的技術離不開計算機科學的本源,在實踐過程中深入理解基礎知識是關鍵;另一方面任何技術都有統領其實現細節的思想精髓,觀其形不如知其神。我們不妨甩開冗繁的技術,換個角度靜下心來讀幾部計算機文化與哲學作品:
程序人生方面:《編程之道》(《The Tao of Programming》,雙語版,電子工業出版社)一書出自一位對東方道家與禪宗思想有著獨特理解的美國軟體工程師之手,全書由一則則短小而富有哲理故事組成,以類似寓言的形式生動地反映了程序員群體的生活以及計算機文明的演進。閑暇時隨手翻閱,即使不能立刻體會到每個故事的真諦,但隨著自身閱歷的增長,相信你會領悟程序人生的「道法自然」。
設計理念方面:開源軟體界的「鬥士」級元老Eric Raymond所著的《Unix編程藝術》(《The Art of Unix Programming》,中文版,電子工業出版社)一書,以Unix系統的設計原則為主線,展示了Unix所開啟的「KISS」(Keep It Simple, Stupid!)編程文化與思維方式。對於很多干啃千篇一律的課本、禁錮於Windows開發的計算機專業學生來說,這本書一定能夠使你眼界大開——「結構化」並非真理,「面向對象」也不是王道;而對於有一定Unix/Linux使用或開發經驗的同學,這本書也一定會使你豁然明朗——原來一個程序的設計竟可以如此精巧!
管理哲學方面:對於有志於軟體工程,想涉足項目管理的同學,《人月神話》(《The Mythical Man-Month》,中文版,清華大學出版社)這本書就有必要讀一讀了。它拿真實案例說事,彷彿一部實例化的軟體工程課本。如果你在團隊開發的道路上陷入了困境,不如參考一下前輩們是如何處理「人」與「月」二者之矛盾的吧。事實上不僅是軟體工程,任何事業的成功,往往技術不是關鍵,社會科學的因素才是埋頭技術的朋友們更應當關注的。
歸根結底,計算機的哲學依舊是人的哲學。拋開理念之爭議,超越技術的形式,以人為本地認識我們的行業與自身的地位,或許會使將來的發展道路走得更舒心一些。
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C程序設計 第三版 (譚浩強 著) 清華大學出版社 課後答案
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資料庫系統概論 (王珊 薩師煊 著) 清華大學出版社 課後答案
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計算機操作系統 (湯子贏 著) 西安電子科技大學 課後答案
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《編譯原理》課後習題答案
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《常微分方程》王高雄高等教育出版社課後答案
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##################【物理/光學/聲學/熱學/力學 類--答案】####################
理論力學 第六版 (哈爾濱工業大學理論力學教研室 著) 高等教育出版社 課後答案
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理論力學 第六版 (哈爾濱工業大學理論力學教研室編 著) 高等教育出版社【khdaw】
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《熱力學統計物理》汪志誠(第三版)高教出版社 (手抄版)習題答案【khdaw】
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原子物理學 褚聖麟版 課後答案【khdaw】
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《光學》姚啟鈞 第三版 高等教育出版社 課後答案【khdaw】
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大學物理實驗 報告與部分範例 陳金太 廈門大學【khdaw】
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梁昆淼 數學物理方法 第三版的課後答案
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《理論力學教程》周衍柏 高等教育出版社 完整版 課後答案【khdawlxywyl】
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固體物理 (黃昆版) 課後習題答案【khdaw】
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哈工大《理論力學》第6版 (趙詒樞 尹長城 沈勇 著) 華中科技大學出版社 課後答案
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熱力學統計物理 汪志誠 第三版 高等教育出版 課後答案【khdaw】
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《量子力學教程》周習勛 課後習題答案【khdaw】
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《原子物理學》楊福家版部分答案 高等教育出版社【khdaw】
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熱力學·統計物理 汪志誠 高等教育出版社 課後答案【khdaw】
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《固體物理教程》王矜奉 山東大學出版社 課後答案【khdaw】
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##################【化學/環境/生物/醫學/制葯 類--答案】####################
物理化學 (董元彥 著) 科學出版社 課後答案
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化工原理 (陳敏恆 著) 化學工業出版社 課後答案【khdaw】
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生物化學 第三版 (王鏡岩 朱聖庚 著) 高等教育出版社 課後答案
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遺傳學 第三版 (朱軍 著) 農業大學出版社 課後答案
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有機化學 (汪小蘭 著) 高等教育出版社 課後答案
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武漢大學版《無機化學》(第三版) 上冊【khdaw】
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有機化學 (徐壽昌 著) 高教出版社 課後答案
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物理化學 習題及答案 【khdaw】
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有機化學 第二版 (胡宏紋 著) 高等教育出版社 課後答案
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分析化學 第三版 武漢大學 課後答案
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武漢大學版(第三版) 下冊【khdaw】
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物理化學 第四版 (傅獻彩 著) 高等教育出版社 課後答案
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##################【土建/機械/車輛/製造/材料 類--答案】####################
西工大 機械原理配套 作業題答案
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機械設計基礎(第五版) 楊可楨 程光蘊 李仲生 高教版 課後答案
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材料力學第4版(劉鴻文)答案(有附件)
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材料力學 (范欽珊主編 著) 高等教育出版社 課後答案
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機械設計基礎(第五版) 答案7-18章楊可楨 程光蘊 李仲生
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《結構力學習題集》課後答案【khdaw】
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電工學 第六版 秦曾煌 高等教育出版社 課後答案
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機械原理學習指南(第二版) (孫恆 著) 課後答案
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