
Vorlesung Theoretische Informatik

|

| Lernziele Die Studierenden kennen grundlegende Begriffe der Theoretischen Informatik.
Sie verstehen die wichtigsten Beschreibungs- und Analyseverfahren, vor allem aus dem Bereich der Automatentheorie und der formalen Sprachen, und können sie anwenden.
Die Studierenden können typische Problemklassen in Anwendungsproblemen erkennen und besitzen die Fähigkeit, mit formalen Systemen sinnvoll umzugehen.
 Inhalt

| 
| Mathematische Grundlagen: Mengen, Relationen und Funktionen, Äquivalenzrelationen, Ordnungsrelationen, Komposition von Relationen |
| 
| 
| Grundbegriffe der Graphentheorie: gerichtete und ungerichtete Graphen, Adjazenzmatrix und Adjazenzlisten, Wege, Zyklen, Zusammenhang, Bäume, Spannbäume, gewurzelte Bäume, Traversierung von Bäumen |
| 
| 
| Formale Sprachen: Wörter, Sprachen, Konkatenation, Kleene'sche Hülle |
| 
| 
| Deterministische endliche Automaten (DEA): akzeptierte Sprache, Implementierung von DEAs, Äquivalenz von Automaten, Minimierung von DEAs |
| 
| 
| Nichtdeterministische endliche Automaten (NEA): Transformation von NEAs in DEAs, praktische Anwendung endlicher Automaten |
| 
| 
| Reguläre Ausdrücke: Syntax und Semantik reg. Ausdrücke, Strukturelle Induktion, epsilon-NEAs, Umwandlung reg. Ausdrücke in epsilon-NEAs, Transformation von epsilon-NEAs in DEAs, Konstruktion eines reg. Ausdrucks zu einem endl. Automaten, reguläre Sprachen, Abschlusseigenschaften, Pumping-Lemma, Anwendung: Scanner-Generatoren |
| 
| 
| Kontextfreie Grammatiken: Ableitungen, Ableitungsbäume, erzeugte Sprache, Mehrdeutigkeit, Äquivalenz, BNF, EBNF, Syntaxdiagramme |
| 
| 
| Kellerautomaten: nichtdet. Kellerautomat, Konfigurationen, Sprache eines Automaten, Zusammenhang zw. kontextfreien Grammatik und nichtdet. Kellerautomaten, deterministische Kellerautomaten |
| 
| 
| Top-Down-Syntaxanalyse: First- und Follow-Mengen, Bestimmung der Vorausschautabelle, LL(1) und LL(k)-Grammatiken, tabellengesteuerter Top-Down-Parser, Umformung von Grammatiken (Elimination von Mehrdeutigkeiten und Linksrekursion, Linksfaktorisierung), rekursiver Abstieg, Ausblick: Parser-Generatoren. |
| 
| 
| Chomsky-Hierarchie: Typ-0-, Typ-1-, Typ-2- und Typ-3-Grammatiken, Entscheidbarkeit des Wortproblems, Earley-Parser für Typ-2-Grammatiken |
| 
| 
| Einführung in Berechenbarkeit und Entscheidbarkeit: Berechenbarkeitsmodelle, Turing-Berechenbarkeit, These von Church, Entscheidbarkeit, Halteproblem |
|

|

|
| 
|