Formale Systeme

From International Center for Computational Logic

Formale Systeme

Course with SWS 4/2/0 (lecture/exercise/practical) in WS 2023

Lecturer

Tutor

SWS

  • 4/2/0

Modules

Examination method

  • Written exam

Matrix channel

Lecture series


Die Lehrveranstaltung 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.

Prüfung

Lernraum

Uns wurde am Freitag, dem 09.02.2024, der Lernraum WEB/136 für die 5. DS (14:50-16:20 Uhr) zugeordnet. Zu diesem Termin werden einige Übungsgruppenleiter anwesend sein und auf Fragen eingehen können.

Zeit

Die Klausur über 90 Minuten findet am Dienstag, den 13.02.2024 statt. Der Einlass beginnt um 12:45 Uhr. Die Klausur beginnt um 13:15 Uhr.

Ort

Für die Prüfung stehen und die Räume HSZ/0002, HSZ/0003 sowie HSZ/AUDI/H zur Verfügung. Suchen Sie die Räume gemäß des Anfangsbuchstabens Ihres Nachnamens auf:

Hilfsmittel

Es sind keine Hilfsmittel erlaubt, insbesondere keine technischen und elektronischen Hilfsmittel oder Formelsammlungen und Nachschlagewerke.

Repetitorien

Am Montag, den 11.12.2023 findet im Zeitraum der Vorlesung (11:10-12:40) ein Repetitorium in BAR/SCHÖ statt. In diesem wird eine kurze Zusammenfassung des bis dahin behandelten Stoffs gegeben sowie einige der Aufgaben zur Selbstkontrolle aus den Übungsblättern besprochen.

Vorlesungen

Die Vorlesungstermine sind

  • montags 3.DS (11:10–12:40) in BAR/SCHÖ sowie
  • donnerstags 4.DS (13:00–14:30) in HSZ/0003.

Die erste Vorlesung findet am Montag, dem 9.Oktober 2023 statt.

Übungen

Die Einschreibung in die Übungsgruppen wird über OPAL erfolgen. Für die Teilnahme an einer Übungsgruppe ist die Einschreibung in dieser Gruppe verpflichtend. Studierenden ohne Einschreibung kann die Teilnahme an einer selbst gewählten Übung nicht garantiert werden. Übungsleiter sind berechtigt, nicht eingeschriebene Studierende bei Überfüllung aus der Übung zu verweisen.

Die folgenden Termine für Übungen werden wir anbieten:

  • Gruppe A: montags 2. DS (9:20-10:50) in APB E010 (Übungsleiter: Marcos Cramer)
  • Gruppe B: montags 2. DS (9:20-10:50) in APB E009 (Übungsleiter: Johannes Tantow)
  • Gruppe C: montags 6. DS (16:40-18:10) in APB E010 (Übungsleiter: Florens Förster)
  • Gruppe I: mittwochs 6. DS (16:40-18:10) in APB E007 (Übungsleiter: Jonas Karge)
  • Gruppe D: donnerstags 1. DS (7:30-9:00) in APB E007 (Übungsleiter: Aaron Kutzer)
  • Gruppe E: donnerstags 5. DS (14:50-16:20) in APB E008 (Übungsleiter: Anton Claußnitzer)
  • Gruppe F: freitags 1. DS (7:30-9:00) in APB E009 (Übungsleiter: Max Korn)
  • Gruppe G: freitags 2. DS (9:20-10:50) in APB E006 (Übungsleiter: Aaron Kutzer)
  • Gruppe H: freitags 3. DS (11:10-12:40) in APB E010 (Übungsleiter: Florens Förster)
  • Gruppe J: freitags 4. DS (13:00-14:30) in APB E009 (Übungsleiter: Stephan Mennicke)

Die Einschreibung in die Gruppen der OPAL-Lehrveranstaltung wird am Montag, den 09.10.2023 um 18:00 Uhr freigeschalten.

Der Übungsbetrieb startet am 16. Oktober 2023 zu Ihren jeweiligen Terminen in den angegebenen Räumen statt. Die Übungsblätter können in der Spalte der jeweiligen Übung unter Termine und Unterlagen heruntergeladen werden.

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/FS2023, 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.

Besonderen Dank gilt allen Contributors, die Anmerkungen und Verbesserungen beigetragen haben: Daniel Borchmann, Maximilian Marx, Christian Lewe, David Tiede, Johannes (jhaye), Andrej Bereza, CniKKoR, Marcus Rossel, Max Haertwig, Sönke (eknoes), Benno Fünfstück, Julius Schmitt. (Stand März 2021; Ergänzungen sind willkommen.)

Kontakt

Zur Kommunikation unter Vorlesungsteilnehmern der TU Dresden steht 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 direkt an das Organisationsteam (siehe Links oben) gestellt werden, falls sie aus einem zwingenden Grund nicht über andere Kanäle gerichtet werden können. Allgemeine 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 Einleitung formale Sprachen DS3, October 9, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Grammatiken und die Chomsky-Hierarchie DS4, October 12, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 1. Übungsblatt File
Lecture Endliche Automaten DS3, October 16, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Nichtdeterministische Automaten DS4, October 19, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 2. Übungsblatt File
Lecture Abschlusseigenschaften regulärer Sprachen DS3, October 23, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
No session Interne Veranstaltung DS4, October 26, 2023 in --
Exercise 3. Übungsblatt File
Lecture Reguläre Ausdrücke (1) DS3, October 30, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Reguläre Ausdrücke (2) DS4, November 2, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 4. Übungsblatt File
Lecture Minimale Automaten (1) DS3, November 6, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Minimale Automaten (2) DS4, November 9, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 5. Übungsblatt File
Lecture Grenzen regulärer Sprachen / Probleme für Automaten DS3, November 13, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Von regulären zu kontextfreien Sprachen DS4, November 16, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 6. Übungsblatt File
Lecture Das Wortproblem für kontextfreie Sprachen DS3, November 20, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Das Pumping Lemma kontextfreier Sprachen DS4, November 23, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 7. Übungsblatt File
Lecture Abschlusseigenschaften kontextfreier Sprachen DS3, November 27, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Einleitung Kellerautomaten DS4, November 30, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 8. Übungsblatt File
Lecture Kellerautomaten und CFGs DS3, December 4, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Deterministische Sprachen / Entscheidungsprobleme DS4, December 7, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 9. Übungsblatt File
Exercise Repetitorium DS3, December 11, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Turingmaschinen DS4, December 14, 2023 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 10. Übungsblatt File
Lecture Nichtdeterministische Turingmaschinen und Unentscheidbarkeit DS3, December 18, 2023 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Typ 0 und Typ 1 DS4, January 4, 2024 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 11. Übungsblatt File
Lecture Aussagenlogik DS3, January 8, 2024 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Äquivalenzen und Normalformen DS4, January 11, 2024 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 12. Übungsblatt File
Lecture Logisches Schließen DS3, January 15, 2024 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Horn-Logik und Komplexitätstheorie DS4, January 18, 2024 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 13. Übungsblatt File
Lecture NP-Vollständigkeit DS3, January 22, 2024 in BAR/SCHÖ File 1 File 2
Lecture Zusammenfassung und Ausblick DS4, January 25, 2024 in HSZ/0003 File 1 File 2
Exercise 14. Übungsblatt File
Consultation Besprechung offener Fragen DS3, January 29, 2024 in BAR/SCHÖ
Consultation Besprechung der Probeklausur DS4, February 1, 2024 in HSZ/0003 File 1 File 2


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