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Theoretische Grundlagen der Informatik: Formale Sprachen und Automatentheorie

Vorlesung

Prof. Dr. Ulrich Hertrampf

MINT-Kolleg

Im Sommersemester 2017 bietet das MINT-Kolleg die Möglichkeit an den FSuA-Stoff zu wiederholen und den Übungsschein nachzumachen. Mehr Informationen finden sich auf den Seiten des MINT-Kollegs.

Besondere Ankündigungen

Die Ergebnisse der Scheinklausur und die Scheine hängen am schwarzen Brett des FMI aus (neben Raum 1.101).

Bitte prüfen Sie ob Sie einen Schein bekommen haben. Die Ausgabe der Scheinklausuren ist am 20.02.17 um 10:15 in Raum 1.168.

Termine

Zeit Raum Termine
Do 15:45-17:00 V47.02 wöchentlich ab 20.10.
Mi 14:15-15:30 V47.02 wöchentlich ab 26.10.

Insgesamt ca. 23 Termine - genaue Liste folgt.

Folien und voraussichtliche Termine:

Die Einheiten der nächsten Vorlesung sind stets grün unterlegt.

Die zugreifbaren Folien werden entsprechend in der Vorlesung erarbeitet.

Insgesamt gibt es 45 Einheiten (ohne Einheit 0) - durchnummeriert von 1 bis 45.

Einheit Datum Inhalt alte Folien neue Folien
0 20.10. Vorstellung, Arbeitsweise - pdf
1 20.10. Sprachen und Grammatiken - pdf
2 26.10. Was ist die Chomsky-Hierarchie? - pdf
3 26.10. Chomsky-Hierarchie auf Sprachebene - pdf
4 27.10. Einschub: Wie führt man Beweise? (Teil 1) pdf
5 27.10. Einschub: Wie führt man Beweise? (Teil 2) pdf
6 02.11. Das Wort-Problem - pdf
7 02.11. Syntaxbäume - pdf
8 03.11. Mehrdeutigkeit, BNF, Zusammenfassung - pdf
9 03.11. Endliche Automaten - pdf
10 09.11. DFAs beschreiben Typ-3 Sprachen - pdf
11 09.11. Nichtdeterministische Automaten - pdf
12 10.11. Der Satz von Rabin und Scott - pdf
13 10.11. Typ-3 Sprachen werden durch NFAs erkannt - pdf
14 17.11. Reguläre Ausdrücke, Satz von Kleene - pdf
15 17.11. Pumping Lemma und sein Beweis - pdf
16 24.11. Pumping Lemma: Drei Anwendungen - pdf
17 24.11. Der Satz von Myhill und Nerode - pdf
18 30.11. Minimalautomaten - pdf
19 30.11. Erkennung durch Monoide (Einschub) - pdf
20 01.12. Abschlusseigenschaften, Entscheidbarkeitsresultate - pdf
21 01.12. Kontextfreie Sprachen, Normalformen - pdf
22 07.12. Chomsky-Normalform: Beweis - pdf
23 07.12. Chomsky-Normalform: Beispiele - pdf
24 08.12. Greibach-Normalform: Beweis und Beispiel - pdf
25 08.12. Pumping Lemma für Typ-2, mit Beweis - pdf
26 14.12. Beispiele, Anwendungen des Pumping Lemmas - pdf
27 14.12. Typ-2 und einelementiges Alphabet - pdf
28 15.12. Abschlusseigenschaften - pdf
29 15.12. Zusammenfassung - pdf
21.12. Scheinklausur  (BEGINN: 14:00 Uhr pünktlich!!)
30 22.12. Der CYK-Algorithmus, Entwurf - pdf
31 22.12. CYK: Programm und Beispiele - pdf
32 11.01. Kellerautomaten: Skizze, formale Definition - pdf
33 11.01. Konfigurationen und akzeptierte Sprache - pdf
34 12.01. Von der Typ-2 Grammatik zum PDA - pdf
35 12.01. Vom PDA zur Grammatik - pdf
36 18.01. DPDA und DCFL - pdf
37 18.01. Abschlusseig. von DCFL, Entscheidbark. bei CFL, DCFL - pdf
38 19.01. Typ-1: Kuroda-Normalform, Turingmaschinen - pdf
39 19.01. Turingmaschine mit Beschränkung: LBA - pdf
40 26.01. Kuroda: Satz und Beweis - pdf
41 26.01. Beweis, 2. Richtung - pdf
42 02.02. Typ-0 und Typ-1, Satz von Immerman und Scelepcsenyi - pdf
43 02.02. Beweis des Satzes - pdf
  08.02. Scheinklausur
44 09.02. Tabellen - pdf
45 09.02. Entscheidbarkeiten - pdf

Ergänzungen

Martin Seybold

Webseite der Ergänzungen

Übungen

Tobias Walter

Die Anmeldung zu den Übungen erfolgt über https://uebungsgruppen.informatik.uni-stuttgart.de. Benutzername und Passwort werden in der ersten Vorlesung bekannt gegeben.

Weitere Informationen zum Übungsbetrieb finden sich auf den Hinweisen zur Übung.

Übungsgruppen

Gr. Tutor Zeit Raum Besprechung
Blatt 1 Blatt 2 Blatt 3 Blatt 4 Blatt 5 Blatt 6
1 Bühler Mo. 8:00-9:30 0.108 31.10. 14.11. 28.11. 12.12. 09.01. 23.01.
2 Mendel Mo. 9:45-11:15 0.124 31.10. 14.11. 28.11. 12.12. 09.01. 23.01.
3 Bühler Mi. 8:00-9:30 0.108 02.11. 16.11. 30.11. 14.12. 11.01. 25.01.
4 Klein Mi. 9:45-11:15 0.118 02.11. 16.11. 30.11. 14.12. 11.01. 25.01.
5 Welker Mi. 17:30-19:00 0.124 02.11. 16.11. 30.11. 14.12. 11.01. 25.01.
6 Hasler Mi. 17:30-19:00 0.363 02.11. 16.11. 30.11. 14.12. 11.01. 25.01.
7 Dönicke Do. 08:00-09:30 0.108 03.11. 17.11. 01.12. 15.12. 12.01. 26.01.
8 Gaißert Do. 08:00-09:30 0.124 03.11. 17.11. 01.12. 15.12. 12.01. 26.01.
9 Tschechlov Do. 9:45-11:15 0.124 03.11. 17.11. 01.12. 15.12. 12.01. 26.01.
10 Walter Do. 11:30-13:00 0.457 03.11. 17.11. 01.12. 15.12. 12.01. 26.01.
11 Tschechlov Do. 14:00-15:30 0.363 03.11. 17.11. 01.12. 15.12. 12.01. 26.01.
12 Gaißert Fr. 8:00-9:30 0.124 04.11. 18.11. 02.12. 16.12. 13.01. 27.01.
13 Mendel Fr. 9:45-11:15 0.108 04.11. 18.11. 02.12. 16.12. 13.01. 27.01.
14 Bühler Mo. 8:00-9:30 0.108 07.11. 21.11. 05.12. 19.12. 16.01. 30.01.
15 Mendel Mo. 9:45-11:15 0.124 07.11. 21.11. 05.12. 19.12. 16.01. 30.01.
16 Bühler Mi. 8:00-9:30 0.108 09.11. 23.11. 07.12. 21.12. 18.01. 01.02.
17 Klein Mi. 9:45-11:15 0.118 09.11. 23.11. 07.12. 21.12. 18.01. 01.02.
18 Hasler Mi. 17:30-19:00 0.363 09.11. 23.11. 07.12. 21.12. 18.01. 01.02.
19 Dönicke Do. 08:00-09:30 0.108 10.11. 24.11. 08.12. 22.12. 19.01. 02.02.
20 Gaißert Do. 08:00-09:30 0.124 10.11. 24.11. 08.12. 22.12. 19.01. 02.02.
21 Tschechlov Do. 9:45-11:15 0.124 10.11. 24.11. 08.12. 22.12. 19.01. 26.01.
22 Tschechlov Do. 14:00-15:30 0.363 10.11. 24.11. 08.12. 22.12. 19.01. 26.01.
23 Gaißert Fr. 8:00-9:30 0.124 11.11. 25.11. 09.12. 16.12. 20.01. 03.02.

Übungsblätter

Beachten Sie auch die Hinweise zu den Übungen.

Scheinkriterien

Wer alle der folgenden Bedingungen erfüllt, erhält einen Übungsschein:

  • 50% der maximal erreichbaren Punkte aus jeder Kategorie der schriftlichen Abgaben
  • mindestens zweimal Vorrechnen
  • Bestehen der Scheinklausur (d.h. die Summe der Punktzahlen aus beiden Scheinklausuren ist mindestens 50% der erreichbaren Punkte.)

Hinweis: Um an der Modulprüfung “Theoretische Grundlagen der Informatik” teilzunehmen benötigen Sie einen Übungsschein in “Logik und Diskrete Strukturen” oder in “Formale Sprachen und Automatentheorie”.

Literatur

  • Uwe Schöning: Theoretische Informatik – kurzgefasst, 5. Auflage, Spektrum, 2008. (Die ältere Auflage von 2000 tut’s auch!)
  • John E. Hopcroft, Rajeev Motwani, Jeffrey D. Ullman: Einführung in die Automatentheorie, Formale Sprachen und Komplexitätstheorie, Addison-Wesley, 2002.

News

[Jun’23] The paper “Parallel algorithms for power circuits and the word problem of the Baumslag group” by Caroline Mattes and Armin Weiß has been accepted at Computational Complexity.

[Oct’22] The paper “Lower Bounds for Sorting 16, 17, and 18 Elements” by Florian Stober and Armin Weiß has been accepted at ALENEX 2023.

[Sep’22] The paper “Conelikes and Ranker Comparisons” by Viktor Henriksson and Manfred Kufleitner has been accepted at LATIN 2022.

[Sep’22] The paper “Improved Parallel Algorithms for Generalized Baumslag Groups” by Caroline Mattes and Armin Weiß has been accepted at LATIN 2022.

[Apr’22] The paper “Reachability Games and Parity Games” by Volker Diekert and Manfred Kufleitner has been accepted at ICTAC 2022.

[Apr’22] The paper “Satisfiability Problems for Finite Groups” by Pawel M. Idziak, Piotr Kawalek, Jacek Krzaczkowski and Armin Weiß has been accepted at ICALP 2022.

[Mar’22] The paper “The Power Word Problem in Graph Products” by Florian Stober and Armin Weiß was accepted at DLT 2022.

[Nov’20] Volker Diekert is Partner Investigator in the Australian ARC grant “Geodetic groups: foundational problems in algebra and computer science” at University of Technology Sydney.

[Apr’20] The paper “Groups with ALOGTIME-hard word problems and PSPACE-complete circuit value problems” by Laurent Bartholdi, Michael Figelius, Markus Lohrey and Armin Weiß has been accepted at CCC 2020.

[Apr’20] The paper “Hardness of equations over finite solvable groups under the exponential time hypothesis” by Armin Weiß has been accepted at ICALP 2020.

[Dec’19] The paper “An Automaton Group with PSPACE-Complete Word Problem” by Jan Philipp Wächter and Armin Weiß has been accepted at STACS 2020.

[Nov’19] Carlos Camino was awarded the stuvus Special Prize for exceptional commitment in teaching.

[Jun’19] The paper “The power word problem” by Markus Lohrey and Armin Weiß has been accepted at MFCS 2019.

[May’19] The paper “On the Average Case of MergeInsertion” by Florian Stober and Armin Weiß has been accepted at IWOCA 2019.

[Oct’18] The paper “Worst-Case Efficient Sorting with QuickMergesort” by Stefan Edelkamp and Armin Weiß has been accepted at ALENEX 2019.

[Jun’18] At CCC 2018, Lukas Fleischer received a Best Student Paper Award for his submission “On the Complexity of the Cayley Semigroup Membership Problem”.

[Jun’18] The paper “Testing Simon’s congruence” by Lukas Fleischer and Manfred Kufleitner was accepted at MFCS 2018.

[Jun’18] The paper “The Intersection Problem for Finite Semigroups” by Lukas Fleischer was accepted at DLT 2018.

[Apr’18] The paper “The isomorphism problem for finite extensions of free groups is in PSPACE” by Géraud Sénizergues and Armin Weiß was accepted at ICALP 2018.

[Apr’18] The paper “On the Complexity of the Cayley Semigroup Membership Problem” by Lukas Fleischer was accepted at CCC 2018.

[Jan’18] On March 24-29, 2019 Volker Diekert, Markus Lohrey, Olga Kharlampovich and Alexei Miasnikov will organize the Schloss Dagstuhl Seminar “Algorithmic Problems in Group Theory”.

[Dec’17] The paper “The Intersection Problem for Finite Monoids” by Lukas Fleischer and Manfred Kufleitner was accepted at STACS 2018.

[Jun’17] At the 12th International Computer Science Symposium in Russia (CSR), Lukas Fleischer and Manfred Kufleitner received a Best Paper Award for their publication “Green’s Relations in Finite Transformation Semigroups”, and Armin Weiss received a Best Paper Award for “The conjugacy problem in free solvable groups and wreath product of abelian groups is in $\text{TC}^0$ \text{TC}^0 “ which is joint work with Alexei Miasnikov and Svetla Vassileva.