TI5001 Berechenbarkeit und Komplexität

Modulverantwortliche
  • Prof. Dr. Bettina Just
Lehrende
  • Prof. Dr. Bettina Just
  • Prof. Dr. Hans-Rudolf Metz
Notwendige Voraussetzungen zur Teilnahme

Keine

Kurzbeschreibung

Die Vorlesung behandelt: Berechenbarkeit, Entscheidbarkeit, rekursive Aufzählbarkeit; Halteprobleme; Gödels Unvollständigkeitssatz; Zeitkomplexitätsklassen; P-NP-Problem; Cooks Satz.

Inhalte
  • Turing-Maschinen, -Berechenbarkeit, -Aufzählbarkeit, -Entscheidbarkeit
  • Halteproblem
  • Reduzierbarkeit
  • Komplexitätsklassen, Zeitkomplexität, Speicherkomplexität
  • P-NP-Problem, NP-Vollständigkeit
  • Erfüllbarkeits-Problem der Aussagenlogik (SAT)
  • Cookscher Satz
  • Approximierbarkeit NP-vollständiger Berechnungsprobleme
  • Optional: Fortgeschrittenere Themen wie Zufälligkeit und Pseudozufälligkeit, Anwendungen in der Kryptographie, PCP-Theorem, Beschreibungskomplexität
Qualifikations- und Lernziele

Fachkompetenzen

  • Die Studierenden können grundsätzliche Möglichkeiten und Grenzen der Algorithmisierbarkeit bewerten und erläutern.
  • Sie können Komplexitätsklassen von Berechnungsproblemen, insbesondere P und NP erläutern.

Methodenkompetenzen (fachlich & überfachlich)

  • Die Studierenden können die Methodik der Reduktion anwenden, um unterschiedliche Berechnungsprobleme ineinander zu transformieren.

Sozialkompetenzen

  • Die Studierenden sind in fachübergreifenden Diskussionen in der Lage, die grundsätzlichen Möglichkeiten der Informatik überzeugend darzulegen.

Selbstkompetenzen

  • Die Studierenden haben Geduld und Durchhaltevermögen bei der Durchdringung komplizierter Beweise geübt.
ECTS-Leistungspunkte (CrP)
  • 6 CrP
  • Arbeitsaufwand 180 Std.
  • Präsenzzeit 60 Std.
  • Selbststudium 120 Std.
Lehr- und Lernformen
  • 4 SWS
  • Seminaristischer Unterricht 4 SWS
Studiensemester
  • Informatik (M.Sc. 2022)
Dauer
1 Semester
Häufigkeit des Angebots
Einmal im Jahr
Unterrichtssprache
Deutsch
Bonuspunkte

Nein

Bonuspunkte werden gemäß § 9 (4) der Allgemeinen Bestimmungen vergeben. Art und Weise der Zusatzleistungen wird den Studierenden zu Veranstaltungsbeginn rechtzeitig und in geeigneter Art und Weise mitgeteilt.

Prüfungsleistungen

Prüfungsvorleistung: Hausübungen (Anzahl der Hausübungen wird den Studierenden rechtzeitig und in geeigneter Weise bekannt gegeben.)

Prüfungsleistung: Klausur oder mündliche Prüfung (Art des Leistungsnachweises wird den Studierenden rechtzeitig und in geeigneter Weise bekannt gegeben.)

Benotung
Die Bewertung des Moduls erfolgt gemäß §§ 9, ggf. 12 (Teilleistungen), ggf. 18 (Arbeiten, Kolloquien) der Allgemeinen Bestimmungen (Teil I der Prüfungsordnung).
Verwendbarkeit
Gemäß § 5 der Allgemeinen Bestimmungen (Teil I der Prüfungsordnung) Verwendbarkeit in allen Masterstudiengänge der THM möglich.
Literatur, Medien
  • Sipser, M.: Introduction to the Theory of Computation. PWS Publishing Company.
  • Arora, S.; Barak, B.: Computational Complexity – A Modern Approach. Cambridge University Press.
  • Vazirani, V.: Approximation Algorithms. Springer.
  • Wegener, I.: Komplexitätstheorie. Springer.

Rechtliche Hinweise