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Theoretische Informatik WS 2013/2014

LVR-Nr: 150 240
Veranstaltung: Theoretische Informatik
4 Std.
NA 01/99 Mo 10:00-12:00 und
NA 01/99 Mi 10:00-12:00
Dozent: Maike Buchin
Übungen: Stef Sijben
2 Std.
NA 1/64 Mo 08:30-10:00 oder
NA 1/64 Mi 12:00-14:00
Die erste Übung findet am 21.10. statt.
Korrektur der Hausaufgaben: Kevin Fritsch

News

  • Die Ergebnisse der Nachschreibeklausur vom 22. Juli hängen ab sofort am schwarzen Brett im Flur NA 1 Nord aus. Die Klausureinsicht findet am 24. Juli von 14 bis 15 Uhr in NA 1/71 statt.
  • Der Termin für die Nachschreibklausur ist Dienstag, der 22.07.2014, 10:00-12:00 Uhr in HIB.
  • Die Ergebnisse der Klausur vom 13. Februar hängen ab sofort am schwarzen Brett im Flur NA 1 Nord aus. Die Klausureinsicht findet am 27. Februar von 14 bis 16 Uhr in NA 1/74 statt.
  • Die zugelassene Hilfsmittel bei der Klausur sind das Vorlesungsskript vom letzten Jahr, das Buch "Theoretische Informatik - kurzgefasst" von Uwe Schöning (HTb, 2009 oder ältere Auflage) und ein Wörterbuch.
    Das Vorlesungsskript enthält die Dateien die unter "Vorlesungsskipt" veröffentlicht sind, aber nicht die Beispiele.
    Notizen im Buch oder auf dem Skript sind nicht erlaubt.
  • Die mündlichen Prüfungen werden am Mittwoch 12.02.2014 und Donnerstag 03.04.2014 stattfinden.
  • Die Klausur wird am Donnerstag 13.02.2014 von 10:00 bis 12:00 (s.t.) in UFO 0/11 (Universitätsforum, ehem. Kirchenforum) stattfinden.

Materialien

Übungsblätter

Präsenzaufgaben

Informationen aus dem Vorlesungsverzeichnis

Voraussetzungen

Nützlich (aber nicht zwingend erforderlich) sind elementare Grundkenntnisse in Informatik und Diskreter Mathematik sowie Vertrautheit mit mindestens einer Programmiersprache.

Kommentar

Die Vorlesung richtet sich an Studierende der Mathematik, der Angewandten Informatik und (als Wahlpflichtfach) an Studierende der IT-Sicherheit. Sie liefert eine Einführung in die Theorie der Grammatiken (insbesondere kontextfreie Grammatiken) und Automaten (endlicher Automat, Kellerautomat, Turing-Maschine). Sie gibt ferner einen Einblick in die Berechenbarkeits- und NP-Vollständigkeitstheorie, wo es um die Frage geht, welche Rechenprobleme (überhaupt bzw. mit vertretbarem Aufwand) gelöst werden können. Es wird sich zeigen, dass es inhärent schwere Probleme gibt, die von Rechnern nicht zufriedenstellend gelöst werden können.

In der Vorlesung ergeben sich fundamentale Einsichten zum Verhältnis zwischen Automaten und Grammatiken und zum Verhältnis von Determinismus und Nicht-Determinismus. Durch Einüben von Techniken wie wechselseitige Simulation oder (polynomiell) berechenbare Reduktionen soll die Einsicht reifen, dass an der Oberfläche verschieden aussehende Konzepte im Kern identisch sein können. Ziel ist zudem ein tieferes Verständnis von Komplexität. Auf den unteren Ebenen der sogenannten Chomsky-Hierarchie finden sich effizient lösbare Anwendungsprobleme der Textmanipulation und der Textanalyse. Auf den oberen Ebenen machen die Studierenden Bekanntschaft mit dem Phänomen der inhärenten Härte (oder gar Unentscheidbarkeit) eines Problems.

Literatur

Die Vorlesung orientiert sich an dem Buch "Theoretische Informatik - kurzgefasst" von Uwe Schöning (Spektrum, 5. Auflage, 2009). Weitere empfehlenswerte Bücher sind:

  • Ingo Wegener: Theoretische Informatik – Eine algorithmenorientierte Einführung, 3. Auflage, Teubner, 2005
  • Ingo Wegener: Kompendium theoretische Informatik – Eine Ideensammlung, Teubner, 1996 (als Ergänzung)
  • John E. Hopcroft, Rajeev Motwani, Jeffrey D. Ullman: Einführung in die Automatentheorie, Formale Sprachen und Komplexität, Pearson Studium, 3. Auflage, 2011
  • Michael Sipser: Introduction to the Theory of Computation, 2nd ed., Thomson Course Technology, 2006 (geht über den Stoff der Vorlesung hinaus)

Ebenfalls empfehlenswert ist das Vorlesungsskript aus dem letzten Jahr, welches Sie hier finden.

Übungsaufgaben

Im Laufe des Semesters sind wöchentlich Übungsaufgaben zu lösen. Es werden nur handschriftliche Abgaben gewertet. Bitte notiert auf jedem Blatt Namen, Matrikelnummern und die Übungsgruppe (Mo oder Mi). Bei der Bearbeitung der Aufgaben kann in Gruppen zu maximal 3 Studierenden gearbeitet werden. Die erreichten Punkte werden dann jedem Gruppenmitglied angerechnet.

Jeder der in einer Übungsaufgabe allein oder in einer Gruppe Punkte erhält, sollte auch in den Übungen in der Lage sein die Lösung der Aufgabe an der Tafel vorzurechnen.

Termine

Die Übungsblätter werden jeden Freitag auf dieser Seite veröffentlicht. Die Abgabe der bearbeiteten Aufgaben ist bis zum Montag, zehn Tage nach Veröffentlichung bis 8:30 möglich. Bitte werft die Aufgaben in den Abgabekasten auf NA 02 neben dem Eingang zum Rechenzentrum. Die Rückgabe der korrigierten Zettel erfolgt in den Übungsgruppen.

Korrektur

Der Korrekteur ist Kevin Fritsch, kevin.fritsch@rub.de.

Bonuspunkte

Jedes Übungsblatt hat 4 Aufgaben, bei denen je 4 Punkte zu erreichen sind (sollte die Anzahl an Abgaben unsere Kapazität überschreiten, werden eventuell nicht alle Aufgaben bewertet). Die erworbenen Punkte in den Übungsblättern werden bei der Klausur bzw. mündliche Prüfung anteilig als Bonuspunkte gutgeschrieben. Dabei entsprechen 100% Punkte in den Übungsaufgaben 10% Punke in der Klausur. Die maximal erreichte Punktezahl in der Abschlussklausur kann 100% nicht übersteigen. Dieser Bonus gilt nur für die Klausur bzw. mündliche Prüfung zum Wintersemester 13/14 und nicht für Klausuren in späteren Semestern.

Teilnahmeschein

Eine unbenotete Bescheinigung über eine erfolgreiche Teilnahme erhält, wer mindestens die Hälfte der Hausaufgabenpunkte erreicht, in den Übungen mindestens einmal vorrechnet und regelmäßig an den Übungen teilnimmt.

Klausur

Die Prüfung besteht aus der Semesterabschlussklausur. Die einzige Ausnahme gilt für Studierende, die "Theoretische Informatik" im Hauptfach des B.Sc. Mathematik belegen (siehe unten). Die Klausur wird am Donnerstag 13.02.2014 von 10:00 bis 12:00 (s.t.) in UFO 0/11 (Universitätsforum, ehem. Kirchenforum) stattfinden.

Der Termin für die Nachschreibklausur ist Dienstag, der 22.07.2014, 10:00-12:00 Uhr in HIB. Dabei ist zu beachten, dass für die Nachschreibklausur keine Bonuspunkte aus Übungsaufgaben angerechnet werden können.

Zugelassene Hilfsmittel sind das Vorlesungsskript und das Buch "Theoretische Informatik - kurzgefasst" von Uwe Schöning (HTb, 2009), sowie auf dieser Seite veröffentlichte Materialien (mit Ausnahme der Übungsblätter und Beispiele) zugelassen.

Alle Klausurteilnehmer melden sich bei dem Prüfungsamt ihrer eigenen Fakultät nach den dort geltenden Regeln und Fristen an (und ggf. ab). Bei Fragen zur Anmeldung wenden Sie sich bitte auch an das zuständige Prüfungsamt.

Alle Studierenden die das Fach im Optionalbereich belegen melden sich bitte zusätzlich bei Stef Sijben an.

Mündliche Prüfungen

Für die Studierenden, die "Theoretische Informatik" im Hauptfach des Bachelor of Science in der Mathematik belegen, wird im Anschluss an das Wintersemester 13/14 eine mündliche Prüfung angeboten. Zur Wahl stehen die folgenden zwei Termine:

  • Mittwoch, den 12. Februar 2014
  • Donnerstag, den 3. April 2014

Anmeldungen zur mündlichen Prüfung müssen von allen Studierenden schriftlich in ihrem jeweiligen Prüfungsamt vorgenommen werden, sonst können keine Leistungsnachweise ausgestellt werden.

Achtung: Vor der Anmeldung im Prüfungsamt lassen Sie sich bitte einen Termin mit Uhrzeit von Stef Sijben geben.

Die Anmeldung muss mindestens zwei Wochen vor der jeweiligen Prüfung erfolgen. Ein Rücktritt von einer angemeldeten Prüfung ist bis zu drei Tage vor der Prüfung in schriftlicher Form ohne Angabe von Gründen im Prüfungsamt (NA 02/73) möglich.

Abschlussarbeiten

Im thematischen Umfeld der Vorlesung ist es möglich, eine Abschlussarbeit zu erstellen. Nähere Informationen für Interessenten finden sich unter Abschlussarbeiten.

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