Theoretische Grundlagen der Informatik, Vorlesung, WS15/16
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
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8 months ago
Inhalt der Vorlesung sind die Grundlagen der Theoretischen Informatik: Berechnungsmodelle, Determinismus und Nichtdeterminismus, Fragen der Berechenbarkeit, Komplexitätstheorie, NP-Vollständigkeit, Grammatiken, formale Sprachen. Vorlesungsaufzeichnung: http://webcast.kit.edu
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Inhalt der Vorlesung sind die Grundlagen der Theoretischen Informatik: Berechnungsmodelle, Determinismus und Nichtdeterminismus, Fragen der Berechenbarkeit, Komplexitätstheorie, NP-Vollständigkeit, Grammatiken, formale Sprachen. Vorlesungsaufzeichnung: http://webcast.kit.edu
25: Vorlesung und Übung |
0:00:00 Starten
0:02:07 Caesar-Chiffre
0:05:07 Monoalphabetische Verschiebungschiffre
0:06:57 Vigenère-Verschlüsselung
0:20:34 Set Cover
0:27:01 Set Cover Beispiel 1
0:27:37 Set Cover ist NP-vollständig
0:27:53 Beweis ""Set Cover ist NP-hart""
0:35:36 Set Cover Beispiel 2
0:37:40 Beweis F erfüllbar
0:41:18 Bewies ""3SAT ist NP-hart""
0:42:14 Negation in die Blätter drücken
0:43:25 Nichtblattknoten -> Neue Variablen
0:47:21 Clique
0:47:43 Clique Beispiel
0:50:22 Subset Sum
0:50:50 Die Subset Sum Instanz
0:52:51 Integer Linear Programming (ILP)
0:53:30 Directed Hamilton Cycle (DHC)
0:56:23 Umgang mit NP-harten Problemen
19: Vorlesung |
0:00:00 Starten
0:03:08 Beweis SUBSET SUM
0:03:31 Beweis ""SUBSET SUM ist NP-hart""
0:03:34 SUBSET SUM
0:06:04 Die SUBSET SUM Instanz
0:10:08 Beispiel
0:13:55 Beweisidee
0:18:29 F erfüllbar -> Instanz lösbar
0:20:42 Instanz lösbar -> F erfüllbar
0:23:44 Beispiel Rucksackproblem
0:24:29 Rucksackproblem
0:26:11 Reduktionen
0:26:56 PARTITION
0:28:30 Beweis SUBSET SUM <= pPARTITION
0:38:39 Integer Linear Programming (ILP)
0:40:14 Beweis von ""ILP ist NP-hart""
0:41:18 Ist ILP in NP ?
0:44:52 Umgang mit NP-harten Probleme
0:55:29 Optimierungsprobleme
0:56:11 NP vollständig
0:57:26 Nichtapproximierbarkeit des Handlungsreisendenproblems (TSP)
1:00:20 alpha-Approximation von TSP
1:01:13 HamiltonCycle<=palpha-Approximation von TSP
1:05:45 Pseudopolynomielle Algorithmen
1:07:56 Beispiel Rucksackproblem
17: Vorlesung|
0:00:00 Starten
0:00:53 Wiederholung Komplexitätstheorie
0:08:54 Polynominale Reduzierbarkeit
0:09:55 Beispiel
0:10:57 NP-harte und Np-Vollständige Probleme
0:13:22 Ein einfacher Weg zu Ruhm und Reichtum ?
0:13:50 SAT: Das Erfüllbarkeitsproblem
0:17:03 Beweis von SAT
0:17:31 Beweis das SAT-NP-hart ist.
0:19:45 Variablen für F
0:24:53 Die Architektir von F=
0:27:08 Beweis w gehört zu der Sprache L, was daraus folgt das F erfüllbar ist
0:31:44 Es kann nur einen geben
0:33:05 Randbedingung
0:37:00 Anfangsbedingung
0:38:46 Übergangsbedingung Ü1, t->t+1
0:42:01 Übergangsbedingung Ü2, t->t+1
0:42:42 Endebedingung E
0:43:56 Gesamtgröße von F
0:48:06 Weitere NP-vollständige Probleme
0:55:04 3SAT (KNF)
0:56:56 Satz: 3SAT ist NP-vollständig
0:58:29 Beweis ""3SAT ist NP-hart""
1:00:12 Negation in die Blätter drücken
1:01:23 Beispiel
1:03:04 Nichtblattknoten -> Neue Variablen
1:05:52 Beispiel
1:06:34 Erfüllbarkeitsäquivalenz von F1
1:07:57 Beispiel
1:10:15 F1 -> 3KNF
16: Übung und Vorlesung|
0:00:00 Starten
0:00:56 Rückblick: Chomsky-3
0:05:29 Rückblick: Chomsky-3 Verfahren
0:16:18 Rückblick: Chomsky-2
0:19:33 Rückblick: Chomsky-2 Verfahren
0:27:23 Rückblick: Chomsky-0/1
0:30:41 Rückblick: Entscheidbarkeit
0:36:54 Ausblick: Komplexitätstheorie
0:38:54 Video: Game of Life Automat
0:43:27 Video: Variante von Game of Life mit realen Werten
0:45:23 Vorlesung
0:46:03 Kapitel 2: Komplexitätstheorie
0:46:34 Obere Schranken
0:46:54 Untere Schranken
0:47:23 Untere Schranken: Lösungsansätze
0:49:08 Eine Komplexitätsklasse
0:50:00 Komplexitätsklasse P
0:50:31 P für verschiedene Maschinenmodelle
0:52:33 Komplexitätsklasse NP
0:53:29 Beispiel: Rucksackproblem
0:54:05 Alternative Definition von NTIME: Orakel
0:55:26 Äquivalenz von NTIME und OTIME
0:55:47 Die 1 000 000 $ Frage
0:57:09 Eine Komplexitätshierarchie
0:59:59 Polynomiale Reduzierbarkeit
1:02:10 Beispiel
1:09:05 NP-harte und NP-vollständige Probleme
1:15:09 Ein einfacher Weg zu Ruhm und Reichtum?
1:20:16 SAT: Das Erfüllbarkeitsproblem
1:23:34 Beweis von SAT ∈ NP
08-02: Vorlesung |
0:00:00 Starten
0:00:07 1.3.2 Das Pumping Lemma
0:00:41 Beweis Pumping Lemma
0:01:03 Konsturktion von Wiederholungen:
0:01:24 Faustregeln für Beweise mit dem Pumping Lemma
0:01:47 Abgeschlossenheit von KFG unter U
0:02:07 Nichtabgeschlossenheit von KFG unter U
0:02:30 Beispiel
0:02:56 1.3.5 Kellerautomaten
0:04:08 Konfiguration einer Kellermaschine
0:04:30 Funktionsweise einer Kellermaschine
0:04:54 Kellermaschine als Akzeptor
0:05:19 Beispiel
0:06:04 Satz: L ist kontextrei
0:06:42 Beweis: L ist kontextfrei
0:17:30 1.3.6 Deterministisch kontextfreie Sprachen
0:20:51 Satz
0:22:04 Compiler
0:24:59 Abgeschlossenheitseigenschaften für DKellerA
0:26:16 1.3.7 Entscheidbarkeit für kontextfreie Sprachen
0:26:40 Unentscheidbare Probleme für KFG
0:27:01 Entscheidbare Probleme für DKellerA
0:27:33 4. Übung
0:27:59 CYK-Algorithmus (Chomsky-NF)
0:32:03 CYK-Algorithmus (1. Bsp.)
0:43:12 CYK-Algorithmus (2. Bsp.)
0:46:20 Kellerautomaten
0:55:55 Pumpinglemma kontextfreie Sprachen
0:57:50 Pumpinglemma für CFL: Beispiel
1:07:06 Chomsky-Normalform
08: Vorlesung |
0:00:00 Starten
0:00:07 Wiederholung
0:01:05 1.3.2 Das Pumping Lemma
0:03:48 Beweis Pumping Lemma
0:13:10 Hilfs Lemma
0:14:39 Anwendung Pumping Lemma
0:22:02 Faustregeln für Beweise mit dem Pumping Lemma
0:26:21 Abschlusseigenschaften
0:27:26 Abgeschlossenheit von KFG unter Vereinigungsmengen
0:29:37 Abgeschlossenheit von KFG unter Produktbildungen
0:30:38 Abgeschlossenheit von KFG unter *
0:33:25 Nichtabgeschlossenheit von KFG
0:38:23 1.3.4 Der CYK-Algorithmus ( Das Wortproblem für kontextfreie Sprachen )
0:41:07 CYK Algorithmus
0:44:29 Beispiel
0:52:24 Impementierung durch dynamische Programmierung
0:55:01 Analyse
1:00:32 1.3.5 Kellerautomaten
1:06:20 Konfiguration einer Kellermaschine
1:06:48 Funktionsweise einer Kellermaschine
1:09:07 Kellermaschine als Akzeptor
1:13:09 Beispiel
Theoretische Grundlagen der Informatik, Vorlesung, WS15/16
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