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Theoretische Informatik WS 2017/2018

LVR-Nr: 150 240
Veranstaltung: Theoretische Informatik
4 std.
HZO 70 Mo 10:00-12:00 und
HNC 20 Mi 10:00-12:00
Dozent: Hans U. Simon
Übungen: Daniel Pasler und Christoph Ries
2 std.
1. NB 5/99 Di 14:00-16:00 (Pasler) oder
2. NA 2/24 Di 14:00-16:00 (Ries) oder
3. NA 5/24 Mi 08:30-10:00 (Pasler) oder
4. NA 2/24 Mi 14:00-16:00 (Ries)
die erste Übung findet am 17.10. statt
Korrektur der Hausaufgaben: Lea Thiel
René Zeidler

Materialien

Übungsblätter

Präsenzblätter

Vorlesungsskript

Kapitel 1: Formale Sprachen

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 in erster Linie an dem Buch "Theoretische Informatik - kurzgefasst" von Uwe Schöning (Spektrum, 2001) bzw. an einem Skriptum zur Vorlesung. Weitere Literaturvorschläge erfolgen in der ersten Vorlesungsstunde.

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 Übungsgruppennummer. 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 Dienstag auf dieser Seite veröffentlicht. Die Abgabe der bearbeiteten Aufgaben ist bis zum Dienstag, eine Woche nach Veröffentlichung, bis 12:00 Uhr 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

Die Korrekteure sind Lea Thiel, lea.thiel@rub.de (Sprechstunde: Do, 14-15 Uhr in NA 2/58) , und René Zeidler, rene.zeidler@rub.de (Sprechstunde: Di, 12-13 Uhr in NABF 03/32) .

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 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 erste Klausur zum Wintersemester 17/18 und nicht für spätere Klausuren.

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).

Der Klausurtermin wird noch bekannt geben.

Zugelassene Hilfsmittel sind das Vorlesungsskript und das Buch "Theoretische Informatik - kurzgefasst" von Uwe Schöning (HTb, 2001), 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 Christoph Ries 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 17/18 eine mündliche Prüfung angeboten. Die entsprechenden Termine werden noch bekannt geben.

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 Christoph Ries 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 (Container N-Süd OG/37) 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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