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

Vorlesung: Theoretische Informatik II

Dozent: Prof. Johannes Köbler

Termine: VL
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09-11		 RUD 25, 3.001
RUD 25, 3.001
RUD 26, 1'307
RUD 25, 3.101
RUD 26, 1'305
RUD 26, 1'307
RUD 25, 3.113		 J. Köbler
J. Köbler
S. Tazari
W. Kössler
S. Tazari
S. Kuhnert
W. Kössler

 

Zuordnung: Grundstudium, 3. Semester

 

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 für den praktischen Einsatz wichtige Frage, welcher Rechenaufwand zur Lösung algorithmischer Problemstellungen nötig ist, führt uns einerseits zu verschiedenen Entwurfsmethoden für effiziente Algorithmen (wobei sich Kenntnisse über algebraische und relationale Strukturen, insbesondere Graphen, als überaus nützlich erweisen). Da die gefundenen Algorithmen "nur" obere Schranken für den benötigten Rechenaufwand liefern, versuchen wir andererseits mit Methoden der Komplexitätstheorie, diesen Aufwand auch nach unten abzuschätzen.

Empfohlene Literatur

  • Blum: Theoretische Informatik. Oldenbourg 1998.
  • Emden-Weinert, Hougardy, Kreuter, Prömel, Steger: Einführung in Graphen und Algorithmen, Vorlesungsskript, 450 Seiten, Berlin 1996.
  • 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: Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation. Addison Wesley, 1979.
  • 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.
  • Schacht: Folien zur Theoretischen Informatik II aus dem Wintersemester 2006/07
  • Schöning: Perlen der Theoretischen Informatik. BI-Wissenschaftsverlag, 1995.
  • Schöning: Theoretische Informatik - kurz gefaßt. Spektrum Akademischer Verlag, 1997.
  • Sipser: Introduction to the Theory of Computation. PWS Publishing Company, 1997.
  • Wagner: Einführung in die Theoretische Informatik, Grundlagen und Modelle. Springer Verlag, 1994.
  • Wegener: Theoretische Informatik. Teubner Verlag, 1993.
  • Harry Mairson : The Pumping Lemma (poem)

 

Aufgabenblätter

Abgabe der schriftlichen Lösungen im Erdgeschoss von Haus 4!
Bitte Angabe von Name, Matrikelnr., Übungstermin und ggf. Goya-Gruppe nicht vergessen!

Blatt 1 (mündl. Besprechung: 20.-23.10.2009; schriftl. Abgabe: bis 27.10.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 2 (mündl. Besprechung: 27.-30.10.2009; schriftl. Abgabe: bis 03.11.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 3 (mündl. Besprechung: 03.-06.11.2009; schriftl. Abgabe: bis 10.11.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 4 (mündl. Besprechung: 10.-13.11.2009; schriftl. Abgabe: bis 17.11.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 5 (mündl. Besprechung: 17.-20.11.2009; schriftl. Abgabe: bis 24.11.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 6 (mündl. Besprechung: 24.-27.11.2009; schriftl. Abgabe: bis 01.12.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 7 (mündl. Besprechung: 01.-04.12.2009; schriftl. Abgabe: bis 08.12.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 8 (mündl. Besprechung: 08.-11.12.2009; schriftl. Abgabe: bis 15.12.2009, 9:10 Uhr)
Blatt 9 (mündl. Besprechung: 15.-18.12.2009; schriftl. Abgabe: bis 05.01.2010, 9:10 Uhr)
Blatt 10 (mündl. Besprechung: 05.-08.01.2010; schriftl. Abgabe: bis 12.01.2010, 9:10 Uhr)
Blatt 11 (mündl. Besprechung: 12.-15.01.2010; schriftl. Abgabe: bis 19.01.2010, 9:10 Uhr)
Blatt 12 (mündl. Besprechung: 19.-22.01.2010; schriftl. Abgabe: bis 26.01.2010, 9:10 Uhr)
Blatt 13 (mündl. Besprechung: 26.-29.01.2010; schriftl. Abgabe: bis 02.02.2010, 9:10 Uhr)
Blatt 14 (mündl. Besprechung: 02.-05.02.2010; schriftl. Abgabe: bis 09.02.2010, 9:10 Uhr)
Probeklausur (Besprechung am 11.02.2010 in der Vorlesung, Musterlösungen)

 

Skript

 

Folien

Reguläre Sprachen
Kontextfreie Sprachen
Kontextsensitive Sprachen
Entscheidbare und semi-entscheidbare Sprachen
Komplexitätsklassen
NP-vollständige Probleme