Automaten und Sprachen: Theoretische Informatik für die Praxis

Dieses Lehrbuch entwickelt die theoretischen Grundlagen der Informatik mit möglichst direktem Anwendungsbezug: Es versteht die theoretische Informatik als einen Werkzeugkasten, der es Softwareingenieuren und -entwicklern erlaubt, informierte Designentscheidungen in ihren Entwicklungsprojekten zu fällen und eine entsprechende Intuition dafür zu entwickeln.

Das Buch richtet sich insbesondere an Studierende an Fachhochschulen bzw. Hochschulen für angewandte Wissenschaften, kann aber auch beim Quereinstieg oder zur Wissensauffrischung wertvolle Dienste leisten. Behandelt werden endliche Automaten und reguläre Ausdrücke, kontextfreie Grammatiken und Stackautomaten, Turing-Maschinen und Turing-Vollständigkeit, Entscheidbarkeit, Komplexität und NP-Vollständigkeit sowie Quantencomputer. Innerhalb der Kapitel sind Aufgaben zur Verständniskontrolle und am Ende jedes Kapitels abschließende Übungsaufgaben bereitgestellt die Lösungen dazu sind jeweils per QR-Code verlinkt und online verfügbar. Letzteres gilt außerdem für den Anki-Lernkartenstapel, den der Autor als digitale Ergänzung zum Buch anbietet.

Autorentext

Andreas Müller ist seit 2006 Professor für Mathematik an der OST Ostschweizer Fachhochschule in Rapperswil. Bereits seit 2008 betreut er dort das Fach Automaten und Sprachen und beschäftigt sich in diesem Zusammenhang u. a. damit, wie die Grundlagen der Komplexitätstheorie verständlich dargestellt werden können. Nicht nur den Unterricht in den Grundlagenfächern, sondern auch Studienarbeiten oder sein mathematisches Seminar gestaltet er nach dem Grundsatz, dass gute Mathematik auch zu guten Ingenieurslösungen in angewandten Problemstellungen führt. Er wurde als erster Dozent der OST mit dem Credit Suisse Award for Best Teaching ausgezeichnet.

Inhalt

Reguläre Sprachen.- Nicht reguläre Sprachen.- Nichtdeterministische endliche Automaten.- Reguläre Operationen und reguläre Ausdrücke.- Kontextfreie Grammatiken und Sprachen.- Parsing.- Stackautomaten.- Nicht kontextfreie Sprachen.- Abzählbar und überabzählbar unendlich.- Turing-Maschinen.- Entscheidbarkeit.- Komplexität.- NP-Vollständigkeit.- Programmiersprachen und Turing-Vollständigkeit.- Quantencomputer.- Anhang Grundlagen und Bezeichnungen.