指针编程题的标准化及其自动评分方法的研究

摘要

程序设计语言考试中的自动化试卷评分技术是一项非常有意义的研究课题，是在线考试系统的关键技术，因其涉及多方面的理论知识而成为技术难点，目前在该领域内，实用性好而且功能健全的系统很少。在基于程序理解和语义分析的编程题自动评分模型中，用对完整源程序的静态分析和语义等价的转换的方法，将学生程序和作为标准答案的模板程序转化为系统依赖图，通过标准化处理，消除程序中语义等价的表达式的形式多样化，计算它们的语义相似度，应用评分策略给出学生程序的得分。已有的编程题自动评分模型不能对含有指针的学生程序进行自动评分。本文在原有的编程题自动评分模型的基础上，对指针编程题的标准化和自动评分方法进行研究，并在以下几个方面完善原有模型：在词法、语法分析中加入了对指针及相关语法的识别功能；改进了原有的系统依赖图，将指针变量和数组元素用统一的抽象语法树来表示；改进了原模型中的数据流分析算法，充分挖掘指针别名引起的隐含的数据依赖关系；针对目前的指针别名信息表示方法或过于复杂、或存在冗余、或不直观、或不精确的问题，提出了改进的别名信息表示方法；针对目前的指针别名分析算法相对复杂且精度有限的问题，提出了流敏感和上下文敏感的过程间指针别名分析算法，对Banning算法进行改进，结合函数内联的策略，扬长避短地分别处理递归的过程调用和非递归的过程调用；在程序的系统依赖图的标准化处理中，加入了两个阶段：必然别名替换和指针表达式的标准化，最大程度地消除指针程序中的代码多样化；通过对原模型中的匹配和评分策略的研究，根据指针程序的特点作了改进。完善后的自动评分模型应用在“C语言在线考试系统”中，经测试实验证明了模型的正确性和系统的有效性。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 编程题自动评分在国内外的研究现状及分析

1.2.1 国外研究综述

1.2.2 国内研究综述

1.3 本文的主要研究内容和章节安排

第2章 基于程序理解和语义分析的编程题自动评分方法研究

2.1 基于程序理解和语义分析的编程题自动评分模型

2.1.1 基于程序理解的编程题自动评分模型

2.1.2 基于语义分析的编程题自动评分模型

2.2 指针编程题的特点分析

2.3 自动评分系统模型的完善

2.4 本章小结

第3章 指针编程题的标准化方法研究

3.1 基于系统依赖图的程序中间表示方式方法研究

3.1.1 指针的词法和语法分析

3.1.2 指针程序的系统依赖图表示

3.2 系统依赖图中指针表示方法的改进

3.3 指针别名信息表示、别名分析和替换方法的研究与改进

3.3.1 指针别名信息表示方法的研究与改进

3.3.2 指针别名分析算法研究与改进

3.3.3 指针别名替换方法研究

3.4 指针程序的标准化

3.4.1 指针程序的标准化规则

3.4.2 指针程序的标准化

3.4.3 实例分析

3.5 本章小结

第4章 指针编程题的自动评分方法研究

4.1 指针程序的自动评分方法研究

4.1.1 原模型中的程序结构匹配算法

4.1.2 指针程序的匹配

4.2 指针程序的评分准确性验证

4.3 影响评分准确性的因素分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢