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Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Komplexität und Kryptografie

Vorlesung: Einführung in die Theoretische Informatik

Beginn der Vorlesung: 16.10.2018

Beginn der Übungen: 23.10.2018

Beginn der Tutorien: 24.10.2018

Eintragen über: VL in Agnes

Zuordnung zu den Terminen: im Moodle-Kurs


Termine

VL Di 15-17 RUD 26, 0'115 J. Köbler
VL Do 15-17 RUD 26, 0'115 J. Köbler
UE Di 09-11 RUD 26, 1'306 W. Kössler
UE Di 11-13 RUD 26, 1'306 W. Kössler
UE Di 13-15 RUD 26, 1'306 F. Fuhlbrück
UE Mi 09-11 RUD 26, 1'306 F. Fuhlbrück
UE Mi 13-15 RUD 26, 1'306 F. Nelles
UE Mi 15-17 RUD 26, 1'306 F. Nelles
UE Fr 09-11 RUD 26, 1'306 F. Hegerfeld
UE Fr 11-13 RUD 26, 1'306 F. Hegerfeld
TU Mi 17:00-18:30 RUD 25, 3.101 L. Kolb
TU Fr 13-15 RUD 25, 3.101 L. Kolb

Inhalte und Lernziele


Die VL führt in die Kerngebiete der Theoretischen Informatik ein, wobei die Themengebiete Automaten und formale Sprachen im Mittelpunkt stehen. Die hierbei behandelten Fragen sind nicht nur aus theoretischer Sicht interessant, sondern bilden zugleich die Grundlage für so praktische Anwendungsgebiete wie den Compilerbau.

Aufbauend auf dem Automatenmodell der Turingmaschine lässt sich der Begriff des Algorithmus formalisieren, der in allen Bereichen der Informatik eine zentrale Rolle spielt. Die Frage, welche algorithmischen Probleme lösbar sind, beantwortet die Berechenbarkeitstheorie, indem sie uns die Grenzen der Berechenbarkeit aufzeigt.

Schließlich untersuchen wir die Komplexität von algorithmischen Problemen, indem wir den benötigten Rechenaufwand möglichst gut nach oben und unten abschätzen. Eine besondere Rolle spielen hierbei die NP-vollständigen Probleme, deren Komplexität bis heute offen ist.


Prüfung

Die erste Klausur findet am 28.02.2019 (Einlass: 12.00 Uhr), die Nachklaursur am 02.04.2019 (Einlass: 9 Uhr) statt, Dauer (reine Klausurzeit) jeweils 120min. Erlaubte Hilfsmittel sind das Skript sowie (auch gedruckte) eigene Notizen. Hingegen sind Bücher und elektronische Hilfsmittel (Taschenrechner, Handy, Smartwatch etc.) nicht zugelassen. Sie benötigen einen gültigen amtlichen Lichtbildausweis zur Klausur, ein Foto auf der CampusCard genügt nicht.

 


Empfohlene Literatur

  • Blum: Theoretische Informatik. Oldenbourg 1998.
  • Garey, Johnson: Computers and Intractability - A Guide to the Theory of NP-Completeness. W.H. Freeman and Company, 1979.
  • Hoffmann: Theoretische Informatik. Hanser 2009.
  • Hopcroft, Ullman: Einführung in die Automatentheorie, Formale Sprachen und Komplexitätstheorie. Addison Wesley, 1994.
  • Lewis, Papadimitriou: Elements of the Theory of Computation. Prentice-Hall, 1981.
  • Motwani, Raghavan: Randomized Algorithms. Cambridge University Press, 1995.
  • Papadimitriou: Computational Complexity. Addison-Wesley, 1994.
  • Rich: Automata, Computability, and Complexity. Pearson Prentice Hall, 2008.
  • Schöning: Perlen der Theoretischen Informatik. BI-Wissenschaftsverlag, 1995.
  • Schöning: Theoretische Informatik - kurz gefaßt. Spektrum Akademischer Verlag, 2008.
  • Sipser: Introduction to the Theory of Computation. PWS Publishing Company, 2006.
  • Wagner: Einführung in die Theoretische Informatik, Grundlagen und Modelle. Springer Verlag, 1994.
  • Wegener: Theoretische Informatik - eine algorithmenorientierte Einführung. Teubner Verlag, 1999.
  • Harry Mairson : The Pumping Lemma (poem)

 

Aufgabenblätter (Abgabe dienstags vor der VL bis 15.10 Uhr im Hörsaal, vorzeite Abgabe bis Montag in RUD 4.014 oder RUD25 3.317)

Blatt 1
Blatt 2
Blatt 3
Blatt 4
Blatt 5

 

Folien

bis Woche 4

Skript

aktuelles Skript bis Woche 4
Skript von 2017/18

Folien vom letzten Jahr

Organisatorisches, Einleitung und reguläre Sprachen

Kontextfreie Sprachen (Beispiel: Umwandlung PDA -> PDA mit einem Zustand)

Kontextsensitive Sprachen

Entscheidbare und semientscheidbare Sprachen

Komplexität

 

Alte Probeklausuren