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Qualifikationsphase
Theoretische Informatik
Theoretische Informatik
Hier werden theoretische Fundamente der Informatik in den Bereichen Formale Sprachen, Automatentheorie, Berechenbarkeit und Komplexität behandelt.
Anknüpfend an Ihre Erfahrungen mit dem Programmieren in der "Computersprache JAVA" lernen Sie, was man in der Informatik unter einer (formalen) Sprache versteht, wie man Automaten durch Zustände und Übergänge beschreiben kann und welche Zusammenhänge es gibt zwischen Automaten und Sprachen.
Daneben werden Aspekte behandelt, die die prinzipiellen Grenzen von Computern ausleuchten.
| Automaten
In der Umgangssprache bezeichnet ein Automat eine Maschine, die vorgeplante Abläufe selbsttätig („automatisch“) ausführt.
Beispiele sind etwa Spiel-, Foto-, Geld- und Verkaufsautomaten.
In der Informatik wird der Begriff weiter gefasst. So kann man auch jedes Programm, das auf einem Rechner läuft, und jedes Computersystem (Rechner + Betriebssystem + Programm), das einem bestimmten Zweck dient, als Automat auffassen.
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| Formale Sprachen
Wenn wir eine Anfrage an einen digitalen Asistenten wie „Alexa“, „Siri“ oder „Cortana“ stellen, erwarten wir in jedem Fall eine sprachlich korrekte Antwort. Bei einem Rollenspiel können wir nicht etwas Beliebiges eingeben, sondern müssen uns an Vorgaben des Spiels halten.Wenn man in einer Programmiersprache Anweisungen an den Rechner gibt, kommt es darauf an, dass der Rechner die Anweisungen versteht. Formale Sprachen liefern Methoden, um Sprachen exakt festzulegen.
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| Compilerbau
Ein Compiler ist ein Übersetzer zwischen formalen Sprachen. Typischerweise übersetzt ein Compiler Texte einer höheren Programmiersprache (Fortran, C, Pascal, Java,...) in die durch das Betriebssystem bestimmte Maschinensprache eines Computersystems. Dieses Thema behandelt die Grundlagen des Compilerbaus.
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| Möglichkeiten und Grenzen von Computern
Es gibt einige Fragen, die aus theoretischer Sicht sehr spannend sind:
- Gibt es einen Computer, der alle denkbaren Algorithmen ausführen kann?
- Und wie viele Algorithmen gibt es eigentlich?
- Gibt es Probleme, die sich zwar mit Mitteln der Informatik genau beschreiben lassen, die jedoch mit einem Computer niemals zu lösen sind?
- Kann man die Korrektheit von Programmen mit Hilfe anderer Programme feststellen oder sogar beweisen?
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