Formale Systeme

From International Center for Computational Logic

Formale Systeme

Course with SWS 4/2/0 (lecture/exercise/practical) in WS 2020

Lecturer

Tutor

SWS

  • 4/2/0

Modules

Examination method

  • Written exam

Lecture series

Die Vorlesung Formale Systeme vermittelt eine Einleitung in die Gebiete der formalen Sprachen, Automatentheorie und Aussagenlogik. Dies beinhaltet einige der wichtigsten Grundlagen der Informatik, wie z.B. reguläre Ausdrücke, formale Grammatiken sowie Methoden zur praktischen Lösung von "schweren" (NP-vollständigen) Problemen. Damit bildet die Vorlesung die Grundlage für die Vorlesung Theoretische Informatik und Logik und für viele vertiefende Vorlesungen.

Termine

Im Wintersemester 2020/21 findet die Lehrveranstaltung rein digital statt. Die erste Vorlesung ist am Montag, 26.10.2020, DS 3. Weitere allgemeine Termine sind jeweils:

  • montags 3.DS (11:10–12:40) – nächste Konsultation am 23.11.2020
  • donnerstags 4.DS (13:00–14:30) – keine Präsenzvorlesung, reserviert für Übungsgruppen

Details zum (digitalen) Veranstaltungsort werden rechtzeitig auf dieser Seite bekanntgegeben. Vorlesungen werden aufgrund der Teilnehmerzahl über Zoom abgehalten. Die Einwahldetails finden sich im Bereich Links der OPAL-Seite dieser Lehrveranstaltung. Ein Login oder die Installation spezieller Software ist nicht erforderlich.

Übungen

Die Einschreibungen in die Übungsgruppen erfolgt über die OPAL-Seite der Lehrveranstaltung. Für die Teilnahme an einer Übungsgruppe ist die Einschreibung in dieser Gruppe verpflichtend. Studierenden ohne Einschreibung kann die Teilnahme an einer selbstgewählten Übung nicht garantiert werden. Übungsleiter sind berechtigt, nicht eingeschriebene Studierende bei Überfüllung aus der (digitalen) Übung zu verweisen.

Übungsgruppen finden ab dem 5. November 2020 zu ihren jeweiligen Terminen statt. Die Übungen werden digital über das an der TU Dresden gehostete System BigBlueButton abgehalten. Links auf die entsprechenden digitalen Räume werden über OPAL bekanntgegeben. Übungsblätter können in OPAL abgerufen werden.

Individuelles Feedback für Ihre Lösungen: Als zusätzliche Hilfe bieten wir in diesem Semester an, von Ihnen eingereichte Lösungsansätze zu sichten und Ihnen dazu eine Rückmeldung zu geben. Die Details (Abgabetermin, Umfang) werden von den Tutoren festgelegt. Unterlagen können über OPAL abgegeben werden (als digitales Dokument, egal ob Handyfoto der eigenen Handschrift oder am Computer geschriebener Text).

Übungsblätter

Klausur

Aufgrund der COVID-19-Situation wird die Klausur dieses Semester als Online-Klausur über die ONYX-Plattform stattfinden. Voraussichtlicher Klausurtermin ist der 9. März; die Probeklausur findet voraussichtlich am 16. Februar statt. Die Anmeldung findet wie gewohnt statt.

Unterlagen

Die vollständigen Foliensätze zur Vorlesung erscheinen bis zur Woche der Vorlesung online (siehe Termine und Unterlagen). Weiterführende Literatur ist unter Literatur angegeben. Die Quellen der Vorlesungsfolien sind auf github verfügbar: https://github.com/knowsys/FormaleSysteme

Alle Foliensätze der Vorlesungen können entsprechend den Lizensbedingungen von Creative Commons CC By 3.0 Deutschland genutzt, weitergegeben und modifiziert werden. Als Namensnennung ist folgende Angabe einzufügen:

(C) Markus Krötzsch, https://iccl.inf.tu-dresden.de/web/FS2020, CC BY 3.0 DE

Bildrechte können davon abweichen und sind gesondert angegeben. Die Foliensätze enthalten keinerlei Texte, die aus Werken entnommen sind, für welche die VG Wort Verwertungsrechte vertritt.

Kontakt

Zur Kommunikation unter Vorlesungsteilnehmern der TU Dresden stehen ein OPAL-Diskussionsforum und ein Matrix-Kanal zur Verfügung.

Kommentare und Bug Reports können gern auch direkt über die entsprechenden Seiten auf github gepostet werden: https://github.com/mkroetzsch/FormaleSysteme Alternativ können Hinweise zu Tippfehlern in den Vorlesungsfolien auch an die Mailingliste geschickt werden.

Persönliche Fragen können auch direkt an das Organisationsteam (siehe Links oben) gestellt werden, falls sie aus einem zwingenden Grund nicht über andere Kanäle gerichtet werden können. Allgemein Fragen sollten Sie aber immer in geteilten Kanälen stellen, damit auch Ihre Kommilitoninnen und Kommilitonen davon profitieren (oder vielleicht sogar direkt helfen können).

Allgemein sind die Vorlesungsfolien und Übungsunterlagen ausreichend detailliert für das Studium. Weitere Lehrmaterialien können dennoch hilfreich sein, um Details nachzuschlagen oder sich weiter im Thema zu vertiefen.

Formale Sprachen, Komplexität und Entscheidbarkeit

Lehrbücher

  • Uwe Schöning: Theoretische Informatik -- kurz gefasst. Spektrum Akademischer Verlag.
(deutschsprachiger Standardtext; in der Tat ziemlich kurz gefasst)
  • John E. Hopcroft, Rajeev Motwani, Jeffrey D. Ullman: Einführung in Automatentheorie, Formale Sprachen und Berechenbarkeit. Pearson Studium.
(aus dem Englischen übertragenes Standardwerk; Original ev. besser)
  • Michael Sipser: Introduction to the Theory of Computation. Cengage Learning.
(Standardtext zu Sprachen und Berechnungskomplexität; leider nur auf Englisch)

Online verfügbare Skripte

Die Vorlesungen haben kleine Abweichungen von diesem Text, stimmen aber in vielen wichtigen Punkten überein.

Andere Scripte scheinen zurzeit nicht (mehr) online verfügbar zu sein. Hinweise zu weiteren Links auf sinnvolle Materialien sind willkommen.

Aussagenlogik

Die Vorlesungsfolien sollten bei diesem Thema ausreichen. Wer dennoch weitere Details nachschlagen will, dem nützen eventuell die folgenden Bücher:

  • Uwe Schöning: Logik für Informatiker. Spektrum Akademischer Verlag.
(leichte Abweichungen in Notation und Darstellung)
  • Martin Kreuzer, Stefan Kühling: Logik für Informatiker. Pearson Studium.
(sehr knapp und informell; eventuell interessant als Quelle für Übungsaufgaben)
(Schwerpunkt auf Logikprogrammierung und Prädikatenlogik, aber auch einiges zur Aussagenlogik)
(Aufgabensammlung aus den Logikvorlesungen vergangener Jahre)

Subscribe to events of this course (icalendar)

Lecture 1. Begrüßung und Einleitung DS3, October 26, 2020 in Zoom Download
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Lecture 2. Grammatiken und die Chomsky-Hierarchie DS4, October 29, 2020 in Video Download
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Exercise 1. Übungsblatt Download
Lecture 3. Endliche Automaten DS3, November 2, 2020 in Video Download
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Lecture 4. Nichtdeterministische Automaten DS4, November 5, 2020 in Video Download
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Lecture 5. Abschlusseigenschaften regulärer Sprachen DS3, November 9, 2020 in Video Download
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Lecture 6. Reguläre Ausdrücke (1) DS4, November 12, 2020 in Video Download
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Lecture 7. Reguläre Ausdrücke (2) DS3, November 16, 2020 in Video Download
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Lecture 8. Minimale Automaten DS4, November 19, 2020 in Video Download
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Consultation Konsultation 1 DS3, November 23, 2020 in Zoom
Lecture 9. Minimale Automaten (2) DS3, November 23, 2020 in Video Download
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Lecture 10. Grenzen regulärer Sprachen / Probleme für Automaten DS4, November 26, 2020 in Video Download
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Lecture 11. Von regulären zu kontextfreien Sprachen DS3, November 30, 2020 in Video Download
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Lecture 12. Das Wortproblem für kontextfreie Sprachen DS4, December 3, 2020 in Video Download
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Exercise 6. Übungsblatt Download
Lecture 13. Das Pumping Lemma kontextfreier Sprachen DS3, December 7, 2020 in Video Download
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Lecture 14. Abschlusseigenschaften kontextfreier Sprachen DS3, December 10, 2020 in Video Download
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Exercise 7. Übungsblatt Download
Lecture 15. Einleitung Kellerautomaten DS2, December 14, 2020 in Video Download
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Lecture 16. Kellerautomaten & CFGs DS3, December 17, 2020 in Video Download
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Exercise 8. Übungsblatt Download
Lecture 17. Deterministische Sprachen / Entscheidungsprobleme DS2, January 4, 2021 in Video Download
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Lecture 18. Turingmaschinen DS3, January 7, 2021 in Video Download
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Practical Werbung: PAUL Consultants e.V. DS3, January 7, 2021 in Video
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Exercise 9. Übungsblatt Download
Lecture 19. Nichtdeterministische Turingmaschinen und Unentscheidbarkeit DS2, January 11, 2021 in Video Download
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Lecture 20. Typ 0 und Typ 1 DS3, January 14, 2021 in Video Download
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Exercise 10. Übungsblatt Download
Lecture 21. Aussagenlogik DS2, January 18, 2021 in Video Download
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Lecture 22. Äquivalenzen und Normalformen DS3, January 21, 2021 in Video Download
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Exercise 11. Übungsblatt Download
Lecture 23. Logisches Schließen DS2, January 25, 2021 in Video
Lecture 24. Horn-Logik und Komplexitätstheorie DS3, January 28, 2021 in Video
Lecture 25. NP-Vollständigkeit DS2, February 1, 2021 in Video
Lecture 26. Zusammenfassung DS3, February 4, 2021 in Video


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