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V 1.6.1088.9223/


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



Details zur Vorlesung





SWS4
ECTS5
Sprache


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89075 Ulm
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© Februar 2012