c語言畢業論文

c語言畢業論文1

　　一、研究背景及研究意義

　　信息技術的快速發展加速了教育信息化的進程，在線教育系統與測試系統的出現為學生提供了一個可以提高和檢測綜合能力的便捷途徑。另一方面，C語言教學在各大高校中都是必修課程之一，且在計算機相關課程教學中，針對某個理論性的知識點的考察，一般會以客觀題的形式給出。由于答案具有唯一性，通過簡單得匹配方式便能識別正確與否從而給出相應成績。針對這類客觀題的自動評分技術已經相當成熟，因此后續在自動評分方向的研究中主要集中于主觀題的自動評判。在過去幾年的積極探索階段到現有的實際研究成果來看，有關C語言知識的檢測中對編程題的考察是必不可少的。雖然檢測的形式各不相同（填寫空缺代碼塊完成完整程序，按題目要求編寫整個程序），但終究是為了考察學生掌握編程技巧及編程思想的程度。

　　本課題研究的主要目的是結合編程實現的特征，為一個正在初始運營中的在線測試平臺提供一個能查重與自動評分的功能模塊。其中最終評分包括兩個部分，一是對每個學生提交的程序代碼文件相互之間進行相似度檢測，當相似度超過預定閾值作為抄襲處理，此為查重檢測。二是將學生程序與模板程序匹配檢測相似度并由此計算最終得分。

　　程序語言與自然語言在各自適用領域上有較大差異，其語言雖然都有詞法、語法規則等，但編寫程序語言時并沒有自然語言那么的靈活，不會出現一詞多義，一義多詞，他只有固定的關鍵字，標識符編寫規則，功能實現結構等，所以較于自然語言來說識別起來要容易一些。國內外對編程題相似度檢測及自動評分都有不少的研究，現也有一些系統比較成熟。

　　目前，各大高校對C語言課程考察方式一般還是以傳統的紙質化考試為主。

　　這樣的考試方法在人工閱卷的過程中存在著些許的不確定因素，隨著教育的普及，能力測試之后需要批改的試卷絕不是一個小數目。這單一單調的工作很容易使得批改人員疲憊不堪，從而閱卷出錯率將會被動的提高。利用計算機完成自動閱卷將杜絕這一問題的出現，同時，其運行速度快能及時的給學生反饋結果也沒有人的感官情緒，能公平公正的對待每一份試卷。

　　對于主觀題的自動評分技術還在不斷的完善中，由于在主觀題的識別所需的技術：人工智能、自然語言處理、模式識別等還處于起步階段。所以主觀題自動閱卷技術不能一蹴而就，還需要不斷的實驗研究。目前，探索開發出合理試用的主觀題自動評分系統是一個技術難題，若能將開發的系統投入教學或是別的考察里面，將會大大的節省人力物力。

　　二、國內外研究現狀

　　國外對文本相似度檢測的研究早國內，在20世紀中期，就有學者提出讓計算機同人工閱卷一般來對主觀題如作文進行評閱。至今，經過數多學者的致力研究，出現了許多與教育結合的應用系統，并已投入使用。在對自然語言的文本分析處理方法的研究同時，隨著計算機教育的普及，程序代碼的檢測也在逐漸興起。

　　1966年，Ellis Page開發了一個模擬人工評分的系統Project EssayGrade（PEG），該系統是總結學生提交文本的特征向量，然后將文本的特征進行量化，最后根據量化的結果對其文本進行判分。

　　1967年，Halstead提出了用屬性計數法計算程序代碼之間的相似度，所謂的屬性是指代碼的某些度量值，如：空行的數目，字符量，語句量，控制結構量等，在他的研究基礎之上，1977年Otteiistein設計了檢測FORTRAN編程語言的代碼抄襲檢測系統，該系統基于屬性技術的相似度檢測技術�；�于屬性技術求解程序代碼之間相似度的系統還有Faidhi和Robinson的程序抄襲檢測系統，以及Grier設計的Accuse程序抄襲檢測系統。

　　單方面只考慮屬性計數而忽略程序的結構組成，得出的代碼相似度比值準確率較低，在1996年，Verco和Wise對Accuse程序抄襲檢測系統進行了一系列可能性的測試，通過在源程序中加入不影響代碼運行的字符串或用其他結構代替原結構等方式。在對測試結果分析研究之后指出：只是單純的增加供于檢測的程序屬性數量，在程序相似度檢測中并不能得到更加精確的檢測結果。

　　G.Whal首次提出了程序結構方向的研究思路，通過分析程序的內部結構來匹配兩源代碼之間的相似度。在此后，學者們朝著這兩個方向開始研究，同時也有將二者結合研究的。

　　G.Whal設計的Plague系統，Micheal Wise設計的YAP3系統，Sim系統都是采用的程序結構度量技術進行研究。Donaldson是結合了屬性技術與程序結構度量兩種技術完成對程序相似度的檢測。

　　還有用token（標記）序列來表示程序的字符串匹配算法，是根據編譯原理技術，將程序的語句進行分詞的操作，然后將得到的單詞存入token序列。然后使用字符串匹配算法計算相似度。常用的字符串匹配算法有：最長公共子序列（LCS）算法、余弦算法、編輯距離（Levenshtein）算法等。采用這種方法的有Duploc、NICAD、Dup、Clone Detective、CCFinder、CP-Miner等。

　　現在使用比較廣泛是Online Judge系統，簡稱OJ,是一個在線的判題系統，系統通過對用戶提交的代碼進行編譯和運行，對于能夠運行的程序通過預先設定的測試集來檢測代碼運行的結果，以及運行時間是否在規定范圍之內。該系統最早使用在ACM-ICPC國際大學生程序設計賽和 OI 信息學奧林匹克競賽中。該系統的返回結果有7種：Wrong Answer:答案不完全正確；Time Limit Exceeded:

　　運行超出時間限制；Memory Limit Exceeded:超出內存限制；Output LimitExceeded:輸出超過限制；Runtime Error:運行時錯誤；Compile Error:編譯錯誤；Accepted :程序通過。該系統采用的是動態評分方式。

　　三、研究內容

　　本文的主要研究內容以及創新點有：

　　1）研究文本相似度檢測技術，分別比較點陣圖法、空間向量的余弦算法、最長公共子序列LCS算法、最小編輯距離Levenshtein distance算法對源程序相似度檢測效果。提出基于LCS的C語言程序查重算法。并對源代碼進行適用于LCS算法匹配的預處理操作，改進匹配方式以提高算法匹配效率，提取源代碼的特征屬性求解閾值。

　　2）研究程序識別相關技術，以及自動評分的兩種常見方法：動態評分；靜態評分。本文主要研究靜態評分方法，將程序抽象提取為SDG的表現形式，分析結構語義對源代碼進行預處理，并提出基于控制流程匹配度的C語言自動評分算法。

　　3）分析C語言程序的結構，分析抽象語法樹的表現形式，將程序劃分為多個不同粒度的子程序，并轉換為結構樹。運用編譯原理技術分析數據依賴、控制依賴完成樹的構建。因此提出基于最小子程序匹配的C語言自動評分算法。

　　四、提綱

　　摘要

　　ABSTRACT

　　第1章緒論

　　1.1研究背景及研究意義

　　1.2國內外研究現狀

　　1.2.1國外研究現狀

　　1.2.2國內研究現狀

　　1.3本論文的主要研究內容

　　1.4論文組織安排

　　第2章相關理論及技術介紹

　　2.1正則表達式

　　2.1.1正則表達式的符號元

　　2.1.2正則表達式的使用的規則

　　2.1.3Java字符串匹配

　　2.2編譯原理技術

　　2.2.1詞法分析

　　2.2.2語法分析

　　2.2.3語義分析

　　2.3系統依賴圖

　　2.3.1結構化程序設計

　　2.3.2程序流程圖

　　2.3.3程序依賴圖

　　2.3.4系統依賴圖

　　2.4C語言

　　2.4.1C語言程序設計

　　2.4.2C語言結構特點

　　2.4.3C語言基礎概述

　　2.4.4C語言代碼多樣性分析

　　2.5本章小結

　　第3章基于LCS的C語言程序查重算法

　　3.1代碼抄襲概述

　　3.2抄襲常用方法

　　3.3源代碼查重預處理

　　3.4程序代碼查重算法

　　3.4.1文本相似度算法

　　3.4.2LCS最長公共子序列

　　3.4.3閾值分析

　　3.4.4檢測代碼重復率

　　3.4.5算法分析

　　3.5實驗結果及分析

　　3.6本章小結

　　第4章基于流程控制匹配的自動評分算法

　　4.1流程控制結構圖

　　4.1.1流程控制結構劃分

　　4.1.2流程控制結構劃分細節說明

　　4.1.3結構依賴關系劃分

　　4.1.4結構依賴關系劃分說明

　　4.2程序流程控制結構圖

　　4.2.1代碼預處理

　　4.2.2自定義函數分析

　　4.2.3生成流程控制結構圖算法

　　4.3程序流程控制結構圖匹配算法

　　4.3.1匹配單位元素定義

　　4.3.2程序代碼自動評分算法

　　4.3.3算法分析

　　4.4實驗結果及分析

　　4.5本章小結

　　第5章基于最小子程序匹配的自動評分算法

　　5.1子程序的概述

　　5.1.1子程序的定義

　　5.1.2定義基本語句單元

　　5.2基于結構樹的程序中間表示

　　5.2.1代碼預處理

　　5.2.2結構樹定義

　　5.2.3生成樹狀圖算法

　　5.3最小子程序匹配評分算法

　　5.3.1劃分最小粒度子程序

　　5.3.2子程序匹配描述

　　5.3.3子程序匹配的自動評分算法

　　5.3.4算法分析

　　5.4實驗結果及分析

　　5.5本章小結

　　第6章總結與展望

　　6.1結論

　　6.2展望

　　參考文獻

　　致謝

　　五、組織安排

　　整個論文包含個章節，整體組織結構如下所示：

　　第一章緒論，根據研讀的國內外文獻簡要描敘一下本文所研究主題的背景、意義，然后介紹國內外相關研究方法及成果，以及自己研究的內容簡介。

　　第二章介紹了完成本文實驗的相關理論知識：正則表達式的應用、編譯原理技術、程序與圖的關系、C語言編碼特性、多樣性等。

　　第三章介紹程序查重算法動態求解最長公共子序列。

　　第四章介紹了基于流程控制匹配的自動評分算法第五章介紹了基于最小子程序匹配的自動評分算法。

　　第六章總結了整個算法實現過程中主要工作，分析優缺點，并對后續的工作進行展望。

　　六、進度安排

　　20xx年11月01日-11月07日 論文選題、

　　20xx年11月08日-11月20日 初步收集畢業論文相關材料，填寫《任務書》

　　20xx年11月26日-11月30日 進一步熟悉畢業論文資料，撰寫開題報告

　　20xx年12月10日-12月19日 確定并上交開題報告

　　20xx年01月04日-02月15日 完成畢業論文初稿，上交指導老師

　　20xx年02月16日-02月20日 完成論文修改工作

　　20xx年02月21日-03月20日 定稿、打印、裝訂

　　20xx年03月21日-04月10日 論文答辯

c語言畢業論文2

　　近年來C語言作為計算機語言在國內外得到迅速推廣應用，在程序語言使用中排名第二，只和排行第一的JAVA語言相差甚微。其功能豐富，表達力強，使用靈活方便，目標代碼運行效率高，兼有高級語言與低級語言的許多特點，幾乎所有操作系統都支持C語言開發。“C語言程序設計”在高校相關專業往往是編程的入門課，從“門外漢”變成“門內漢”的過程不僅需要學習基礎概念、編程知識、編程方法，還需將自己的智慧轉換成計算機能夠識別的代碼，這個轉換過程需要我們學會用計算機的思維方式方法解決問題。所以，學習C語言、設計算法、編寫程序的教學，就是對學生進行思維方式引導和培養的過程。

　　1教學現狀

　　C語言程序設計課程一般在大學低年級開設，該階段的學生大多數沒有編程基礎，甚至于一些計算機的基礎知識也似是而非，僅停留在計算機的使用上，對于計算機能夠實現各種操作的原因不了解。剛開始許多學生認為學習編程和學習應用軟件的使用一樣，在不長的時間內就能夠成為編程“高手”。而C語言程序設計作為編程的入門課，首先必須講授編程的一些基本概念，比如常量、變量、數據類型、運算符、表達式等。這些內容相對顯得枯燥，部分性急的學生要耐心學習。因為這些內容是編程的基礎，需要學生深入掌握，由此對學生的心理就要有所把握。隨著教學內容的推進，有些學生慢慢跟不上進度，課上聽得懂，但自己編程就不知從何入手，究其原因，其一是對算法沒有掌握，其二是對這門語言了解不夠。算法是編程的思路，有了算法,才可能寫出程序，如果學生對算法不理解或者掌握不夠，則直接影響編程。除此之外，如何將現成的算法用C語言描述出來，許多學生仍然不很熟悉。

　　2教學內容與目的

　　C語言的教學是從常量、變量、運算符、表達式等基本概念開始，逐步引導學生進入與計算機溝通交流的初級階段。這不僅要使學生掌握這些基本概念，還需要讓學生理解這些就是編程的素材。C語言解決的所有問題最終都需要用語句來描述，而語句是由這些語言要素所構成，怎樣把常量、變量、運算符、表達式靈活地組合成解決問題的語句，是編程的關鍵。類似我們把漢語的一個個單詞組合成表達特定含義的語句，C語言的常量、變量、運算符、表達式相當于詞匯，將它們組合成完成特定要求的語句。在結構化編程中，學生只能從總體到具體，逐步細化、逐步分解，只有知道計算機能夠執行什么后，才能寫出算法乃至程序。學習編程語言很難像學習漢語一樣，時時都有一個環境，只在課堂的時間接觸C語言，熟悉的進程必然緩慢。課堂的作用僅在于接觸、理解，而真正掌握則需要自己盡可能多的應用所學知識。也就是我們常說的“C語言的編程能力不是看出來的,不是聽出來的,而是自己動手練出來的”。一個人知道很多漢語詞匯，但不能將它們連成通順的句子表達自己的思想，說明這個人表達能力不行。學習編程的過程中,如果只知道基本概念和知識，而不能靈活的用來解決問題，就沒有意義了，因為掌握基礎知識的目的是為了利用它們編寫程序，讓計算機完成我們交付的任務。

　　3教學方法和策略

　　計算機只執行程序,不能告訴我們如何解決問題。我們編寫程序，就需要考慮解決問題的思路和方法，并且讓這些思路和方法能夠在計算機上實現，這就是設計算法、編程。教學過程中可以使學生理解這些思路和方法，逐步接受計算機的思維方式，熟悉編程語言。

　　3.1目標定位

　　根據C語言的特點，將教學劃分為三個階段：第一階段是基本語言要素，包括常量與變量、數據類型與操作符、程序的基本結構、數組與指針、函數；第二階段是高級程序設計要素，包括結構體、變量的作用域、模塊化程序設計、文件；第三階段是課程設計，要求學生解決一些實用的問題。第一階段的教學可以為每章列出一個提綱，指出重點和難點。例如，講授“操作符與表達式”時，重點強調C語言的許多語句都是通過表達式來描述，運輸符的優先級和結合律是表達式的核心，如果牢記了運輸符的優先級和結合律，在讀懂程序的過程中就可以做到事半功倍，而數據類型、變量、常量則一帶而過。這樣既可以提高課堂效率，又避免學生因過于繁雜的內容失去耐心。又如，講解數組與指針時，區分數組名與指針變量的相同與不同，許多學生還會糾結引入指針的必要性，但通過解釋類似郵件快遞的具體地址與慣常用名在收件速度上的不同，則增強學生對指針變量的理解�？傊�，難易結合，通過簡單易懂的例子解釋復雜問題，需要死記硬背的基本概念則通過讀程序、改寫程序得以加強，由此為自己編寫程序打下良好的基礎。第二階段的教學是在學生已經掌握基本語言要素的基礎上展開。這時可以延續前面的教學模式，用少量的時間對知識要點大致講述，不過多涉及細節問題，布置較大的案例程序進行分析和練習，總結所學知識。本階段要遵循循序漸進的原則，先要求學生讀懂程序，再修改部分程序、觀察程序的運行結果，然后要求學生對解決類似的問題嘗試著編寫程序，最后擺脫開熟悉的命題，提出完全陌生的問題讓學生解決。第三階段是課程設計，教師提出的選題要能調動學生的興趣和參與熱情，既實用又不至于讓學生產生畏難情緒。例如，編寫學生學籍管理、輸出企業的人事管理等。該階段是對前期學習的總結。

　　3.2設立案例庫

　　案例庫的質量將影響教學效果。因此案例必須：1）典型性，能夠覆蓋課程的相關知識點。2）實用性、趣味性，便于調動學生的興趣。3）針對性，要考慮到學生的接受能力。4）系統性，案例間要相互聯系。例如，講解數組與指針的時，列舉了一個例子，給出利用下標法編寫的程序，要求學生修改為利用指針編程。另外，提醒學生如何正確使用一維數組和二維數組。需要注意的是讓學生自己編程，除了布置課后作業，課堂上的練習也非常必要。因為教師很難控制課后學生到底用了多長時間去編程或思考編程，但是讓他們在課堂上的練習又要占用大量時間，這和緊張的課時有沖突，作者認為比較折中的辦法是編程時教師多用板書，由此在板書過程中帶動學生跟著思考,部分代碼教師可以特意空出來，告知學生這部分代碼要做什么事，然后可以由學生補充完整。

　　3.3項目教學策略

　　“大任務”與“小事件”是教學改革的核心。所謂“大任務”是指能夠結合大部分知識點，并具有實用性，它是學生在經過C語言程序設計第一、二階段的學習后，必須完成的項目。所謂“小事件”是某個具體知識點，可以是語言要素，也可以是一小段典型案例（例如，選擇排序）。在整個教學過程中，“小事件”是“大任務”必要的準備，是實現“大任務”的基礎；“大任務”是“小事件”的延伸和拓展，是“小事件”的綜合運用，兩者相輔相成。例如，在完成第一階段語言要素的講授后，就布置課程的綜合設計題目——學生成績管理系統。將“大任務”分解成若干“小事件”，并標注出每個“小事件”涉及的知識點、解決問題的思路和著重點，讓學生帶著任務去學習，使學生有目的的吸取知識，提供學習效率，然后通過這個項目，將所學知識整合起來，完成一個實用系統。由此讓學生認識到所學知識的意義，并更加激發其學習興趣。案例教學的目的就是要調動學生學習的主觀能動性，讓學生帶著問題去學習、探索，在尋找解決問題方案的過程中掌握知識。

　　4結論

　　學生掌握了C語言的基本要素后，通過將“大任務”分解成若干“小事件”，以“小事件”講解為中心，對案例分析——分解——模擬設計——模塊整合等幾個環節組織教學的案例驅動教學方法，有助于提高學生的學習興趣，有利于培養學生發散思維的能力�！癈語言程序設計”案例驅動教學模式是一種學生變被動學習為主動學習的有效方法，由于能夠理論聯系實際，讓學生帶著問題進入課程的學習，讓學生改變以往混學分的思想，對這門課的認同度有了明顯提高。另外，大大加強了師生間的互動交流，教學相長得以充分體現，部分學生還結合自己的專業和愛好，積極參與教師的科研工作，其探究能力和創新意識得到了較好的培養。