Automata, languages and complexity - Interactive curriculae of TU Ilmenau

The interactive curriculae provide information on the degree programmes offered by the TU Ilmenau.

Please refer to the respective study and examination rules and regulations for the legally binding curricula (Annex Curriculum).

You can find all details on planned lectures and classes in the course catalogue.

Please note that this page is no longer updated. All modules and study plans from PO version 2021 onwards (Bachelor and Master study programs) are now available on the Campus Portal.

module properties Automata, languages and complexity in degree program Bachelor Informatik 2013
module number	100437
examination number	2200342
department	Department of Computer Science and Automation
ID of group	2241 (Automata and Logics)
module leader	Prof. Dr. Dietrich Kuske
term	winter term only
language	Deutsch
credit points	8
on-campus program (h)	67
self-study (h)	173
obligation	obligatory module
exam	written examination performance, 150 minutes
details of the certificate
link to Moodle course	https://moodle2.tu-ilmenau.de/course/view.php?id=3183
teacher
signup details for alternative examinations
maximum number of participants
previous knowledge and experience	sicherer Umgang mit mengentheoretischen Begriffen und Notationen (z.B. erworben in "Grundlagen und Diskrete Strukturen")
learning outcome	Die Studierenden kennen die Stufen der Chomsky-Hierarchie, ihre automatentheoretischen Charakterisierungen, können die Umwandlungen ausführen und die für die gegebene Problemstellung adäquate Darstellung wählen, sind in der Lage, Nicht-Regularitäts- und Nicht-Kontextfreiheitsbeweise zu führen, sind mit Abschlusseigenschaften und Entscheidbarkeits- und Komplexitätsaspekten insbesondere der regulären und kontextfreien Sprachen vertraut. Die Studierenden kennen die Klassen der semi-entscheidbaren und der entscheidbaren Probleme, sind in der Lage, die Church-Turing These zu formulieren, ihre Bedeutung darzustellen und sie zu begründen, können durch Reduktionen die Unentscheidbarkeit neuer Probleme beweisen. Die Studierenden kennen Zeit- und Platzkomplexiätsklassen (insbes. P und NP) und einige vollständige Probleme in diesen Klassen, können die Komplexität neuer Probleme beurteilen und ihre effiziente (Un)Lösbarkeit begründen.
content	(A) Chomsky-Hierarchie: (1) reguläre Sprachen und ihre Beschreibung mittels deterministischer und nichtdeterministischer endlicher Automaten, regulärer Ausdrücke und rechtslinearer Grammatiken, algorithmische Umformung dieser Beschreibungsmethoden, Entscheidungsverfahren für Leerheit, Inklusion und Äquivalenz, Nicht-Regularitätsbeweise mittels Myhill-Nerode und mittels Pumping-Lemma, Minimalautomat. (2) kontextfreie Sprachen und ihre Beschreibung durch nichtdeterministische Kellerautomaten und kontextfreie Grammatiken in Normalform, algorithmische Umformung (Parsing), deterministische Kellerautomaten, Nicht-Kontextfreiheitsbeweise mittels Pumping-Lemma, Nicht-Abschluss unter Schnitt und Komplement, Entscheidungsverfahren für Leerheit. (3) kontextsensitive Sprachen: linear beschränkte Automaten (4) rekursiv aufzählbare Sprachen: nichtdeterministische Turingmaschinen (B) Berechenbarkeitstheorie Turing-, LOOP-, WHILE- und GOTO-Berechenbarkeit, (primitiv) rekursive Funktionen, Ackermann-Funktion, Church-Turing These, Unentscheidbarkeit des Halteproblems, der Universalität von kontextfreien Sprachen und des Post'schen Korrespondenzproblems (C) Komplexitätstheorie Komplexitätsklassen P, NP, PSPACE und EXPTIME, NP-Vollständigkeit von 3CNF-SAT und von ausgewählten graphentheoretischen Problemen (durch polynomielle Reduktionen), PSPACE-Vollständigkeit von QBF.
media of instruction and technical requirements for education and examination in case of online participation	Folien, Mitschnitte der Vorlesungen,Übungsblätter (online)
literature / references	Schöning "Theoretische Informatik kurzgefaßt" Hopcroft, Motwani, Ullman "Einführung in die Automatentheorie, Formale Sprachen und Komplexität" Asteroth, Baier "Theoretische Informatik" Wegener "Theoretische Informatik"
evaluation of teaching