Das Modul “Theoretische Informatik 1 (THI1)” mit 5 CP aus dem Masterstudiengang Informatik entspricht NICHT dem Modul “Theoretische Informatik 1 (B-GL1)” aus dem Bachelorstudiengang Informatik PO 2011, daher nicht dem Modul BaM-AFI-2.

Das Modul B-GL1 des B.Sc. Informatik PO 2011 wurde im WS 2019/20 zum letzten Mal angeboten.

Theoretische Informatik 1+2 (WiSe 2023)

Aktuelles

Soweit möglich, versuchen Sie, bitte, die Übungsaufgaben über Parsing, insbesondere 8.2 noch vor der Vorlesung am Mittwoch zu lösen.

Am letzten Donnerstag vor den Ferien 21.12. fallen die Vorlesung und Übung aus.

Das letzte Übungsblatt für THI 1 ist Blatt 7. Die letzte Vorlesung für THI 1 fand am Mi. 6.12. statt.

Klausurtermin!! Die Klausur findet am Di. 5.3.2024 statt.

Statt Zweitklausur werden wahrscheinlich mündliche Prüfungen stattfinden (ausser wenn hohe Interesse an einer zweiten Klausur bestehen wird).

Vorlesung

Dr. Annamaria Kovacs

Mittwoch 10:00 - 12:00 in Hörsaalgebäude Bockenheim H8
Donnerstag 12:00 - 14:00 in Hörsaalgebäude Bockenheim H12

Übungsbetrieb

Dr. Hung Tran

Donnerstag 14:00 - 16:00 in SR 11

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen (ist jedoch nicht verpflichtend). Durch die Aufgaben wird Bekanntes vertieft und weiterführende Inhalte vermittelt. Des Weiteren kann durch das Lösen der Aufgaben eine Bonifikation von bis zu einem Notenschritt für die Prüfung erworben werden. Die Bonifikation wird erst angerechnet, wenn die Klausur selbstständig bestanden wurde und in der Übung mindestens einmal vorgerechnet wurde.

Sie werden Ihre Lösungen nur als PDF über SAP abgeben können. Das PDF darf handschriftliche Lösungen enthalten, aber Sie können insgesamt nur eine Datei einreichen.

Es besteht die Möglichkeit, durch Vorrechnen in den Tutorien Bonuspunkte zu erwerben, welche zu den erworbenen Übungspunkten hinzuaddiert werden. Dabei gelten die folgenden Regeln:

Pro Übungsblatt wird der Bonus höchstens einmal pro Person vergeben.
Beim ersten Vorrechnen gibt es 5 Bonuspunkte.
Beim zweiten Vorrechnen gibt es 4 Bonuspunkte.
Beim dritten Vorrechnen gibt es 3 Bonuspunkte.
Beim vierten Vorrechnen gibt es 2 Bonuspunkte.
Jedes weitere Vorrechnen gibt 1 Bonuspunkt.

Die Bearbeitung der Aufgaben in Gruppen wird begrüßt, jedoch muss von jedem Teilnehmer eine individuelle Ausarbeitung eingereicht werden. Blätter, auf denen plagiierte oder kopierte Lösungen gefunden werden, werden für jeden Betroffenen nicht bewertet. Im Wiederholungsfall kann es zur Aberkennung sämtlicher Bonifikation kommen.

Hinweise zu den Übungsabgaben

Übungsblätter werden in der Regel wöchentlich freitags ausgegeben.
Die Abgabefrist für ein Blatt endet jeweils 10 Tage später, am Montag um 12:00 Uhr.
Da es eine Online-Abgabe gibt, ist eine Abgabe per E-Mail dieses Semester nicht vorgesehen.

Zu Online-Abgabe:

Die Abgabe wird Ihnen automatisch zugeordnet; bitte vermerken Sie trotzdem Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer darauf.
Laden Sie Ihre Lösung nicht in der letzten Minute hoch. Wir können den reibungslosen Ablauf nicht garantieren, wenn alle 5 Minuten vor Schluss abgeben wollen.
Wir nehmen Lösungen nur als eine PDF-Datei entgegen. Bitte stellen Sie sich darauf ein und testen Sie vorher.
- Am besten ist es, wenn Sie gleich LaTeX verwenden. Das ist gut lesbar und erzeugt kleine Dateien. Wir bieten auch eine LaTeX Vorlage an.
- Zur Not können Sie Scans oder Bilder zu einer PDF zusammenfügen. Wenn Sie dafür ein Smartphone verwenden, nutzen Sie eine Scannerapp Ihres Vertrauens. Damit lassen sich Ränder wegschneiden und Seiten gerade ziehen.

Inhalt

Die Veranstaltung befasst sich mit abstrakten Rechnermodellen und Fragen der Berechenbarkeit; kurz: Was (welche Sprache) ist mit Maschinen überhaupt berechenbar, und welche Fähigkeiten braucht eine Maschine theoretisch, um eine gegebene Sprache zu berechnen. Wir fangen mit den einfachsten Sprachen und Maschinen (reguläre Sprachen und endliche Automaten) an, und schliessen im THI2 mit algorithmisch unentscheidbaren Fragen der Prädikatenlogik. Neben der Bedeutung von Automaten und Formalen Sprachen für die theoretische Informatik, bieten die betrachteten Maschinen und Grammatiken Modellierungsmöglichkeiten für Hardware- und Softwareteilen in verschiedensten Bereichen der Informatik, vom Compilerbau, bis hin zu Text Algorithmen.

THI1

endliche Automaten (Deterministisch, Nichtdeterministisch, Zweiwege-Automaten, Probabilistische Automaten), reguläre Sprachen
Kontextfreie Grammatiken, Kellerautomaten
Entscheidungsprobleme für kontextfreie Grammatiken

THI2

Speicherplatzkomplexität (Sublogarithmisch, Logarithmisch, NL-Vollständigkeit, PSPACE-Vollständigkeit, Chomsky-Hierarchie)
Schaltkreise und Parallelisierbarkeit
P-Vollständigkeit
Prädikatenlogik, (Un-)Entscheidbarkeit, Gödelscher Unvollständigkeitssatz

Literatur

G. Schnitger: Skript zur Vorlesung: Theoretische Informatik 2
M. Sipser: Introduction to the Theory of Computation
Christopher Moore, Stephan Mertens: The Nature of Computation, Kapitel 7 und 8, S. 351–449, Oxford University Press, 2011

Eher zum Teil 1:

U. Schöning: Theoretische Informatik - kurzgefasst
J.E. Hopcroft, J.D. Ullman, R. Motwani: Einführung in die Automatentheorie, Formale Sprachen und Komplexitätstheorie
J. Shallit, A second course in Formal Languages and Automata Theory
I. Wegener, Theoretische Informatik

Eher zum Teil 2:

Sanjeev Arora und Boaz Barak: Computational Complexity, a modern approach
Jean Gallier und Jocelyn Quaintance: Proofs, Computability, Undecidability, Complexity, And the Lambda Calculus. An Introduction. (online)