Vorlesung: Einführung in die Theoretische Informatik

Komplexität und Kryptografie | Einführung in die Theoretische Informatik

Vorlesung: Einführung in die Theoretische Informatik

Beginn der Vorlesung: 18.10.2022

Beginn der Übungen: 25.10.2022

Eintragen über: UE in Agnes bzw. UE (ÜWP) in Agnes

Moodle-Kurs: eintragen (Passwort in der VL und per Mail über Agnes, ca. am 14.10.)

Korrektor*innen (Kontakt per Mail oder Moodle): T. Berholdt, D. Ketels, T. Lantzsch, M. Lindner, Y. Verbitsky (Mail an alle)

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	digital	F. Fuhlbrück
UE	Di	13-15	RUD 26, 1'306	F. Fuhlbrück
UE	Mi	09-11	digital	L. Antipov
UE	Mi	13-15	RUD 26, 1'306	L. Antipov
UE	Do	09-11	RUD 26, 1'306	N. Bojikian
UE	Do	13-15	RUD 26, 1'306	N. Bojikian
UE	Fr	09-11	RUD 26, 0'313	F. Hegerfeld
UE	Fr	11-13	RUD 26, 0'313	F. Hegerfeld
TU	Mi	13-15	RUD 26, 0'310	T. Bertholdt, T. Lantzsch, M. Lindner
TU	Do	17-19	RUD 26, 1'306	T. Bertholdt, T. Lantzsch, M. Lindner

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 fand am 02.03.2023 statt (Ergebnisse; Einsicht: 13.3.2023 ab 11 Uhr in RUD 26, 1'303 und 1'304), die Nachklaursur am 11.04.2023 (Ergebnisse, Einsicht (auch der ersten Klausur): 25.4.2023 ab 12.55Uhr in vsl. RUD 26 0'313). Dauer (reine Klausurzeit) ist jeweils 120min (mit Einlass, Fragen, Abgabe etc. ca. 180min). 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. Bitte bringen Sie (z.B. kariertes) Schreibpapier mit, es ist zur Not nur weißes Kopierpapier vorhanden. Die Aufteilung der Räume wird jeweils erst am Klausurtag vor Ort bekannt gegeben, bitte erscheinen Sie spätestens zu Beginn des Einlasses vor Raum 0'115 im ESZ (RUD 26). Der Anmeldezeitraum für die erste Klausur ist 16.01.-29.01.2023 (Rücktritt bis 23.02.2023), für die zweite Klausur 06.03.-19.03.2023 (Rücktritt bis 04.04.2023). Falls Sie die Prüfungszulassung im WiSe 2022/23 erwerben, aber bis 29.01.2023 noch nicht genügend Punkte haben, melden Sie sich bitte trotzdem bereits an, wenn Sie mitschreiben möchten.

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 der schriftlichen Aufgaben jeweils bis Dienstag 23:59 per Moodle)

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Probeklausur (Lösungsvorschläge)

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