Vorlesungen über Informatik: Band 3 Berechenbarkeit, formale Sprachen, Spezifikationen : mit 15 Tabellen
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis Vorwort ix 13 Berechenbarkeit 1 Der Algorithmusbegriff unddie Cl·lURCHsche These................ 1 13.2 loop-, while- und goto-Algorithmen......................................... 5 13.2.1 loop-Algorithmen ......................................................... 5 13.2.2 Makros......................................................................... 8 13.2.3 while-Algorithmen ...................................................... 11 13.2.4 goto-Algorithmen ......................................................... 13 13.1 13.3 Turingmaschinen ..................................................................... 15 13.3.1 Zusammengesetzte Turingmaschinen......................... 20 13.3.2 Mehrbändrige Turingmaschinen ................................... 23 13.3.3 Nicht-deterministische Turingmaschinen ................... 29 13.3.4 Universelle Turingmaschinen und das Halteproblem................................................................. 32 13.4 Primitiv und μ-rekursive Funktionen...................................... 39 13.5 Das Postsche Korrespondenzproblem...................................... 46 13.6 Anmerkungen und Verweise...................................................... 49 51 14 Komplexitätstheorie ............................................................................. 51 14.2 Beispielprobleme......................................................................... 54 14.3 Die Klasse NP............................................................................. 58 14.3.1 Die VP-Vollständigkeit vonSAT..................................
59 14.3.2 Andere VP-vollständige Probleme................................. 62 14.4 Weitere Komplexitätsklassen...................................................... 74 14.5 Anmerkungen und Verweise...................................................... 76 14.1 Klassifikation
vi Inhaltsverzeichnis 77 15 Formale Sprachen 15.1 Reguläre Sprachen und endliche Automaten.................................................... 15.1.1 15.2 78 Abschlußeigenschaften und Entscheidbarkeit............ 91 94 Kontextfreie Sprachen........................... 15.2.1 Eigenschaften................................................................ 95 15.2.2 Nicht-deterministische Kellerautomaten .................. 116 15.2.3 Deterministische kontextfreie Sprachen...................... 125 15.3 Kontextsensitive Sprachen......................................................... 140 15.4 Anmerkungen und Verweise...................................................... 143 16 Programmtransformationen 145 16.1 Transformationsschemata......................................................... 146 16.2 Elementare Transformationsregeln............................................. 148 16.3 Entrekursivierung....................................................................... 152 16.4 Transformation in rechtsrekursive Form................................... 161 16.5 Beispiele....................................................................................... 163 16.6 Anmerkungen und Verweise...................................................... 172 17 Spezifikationstechniken: Die Z Notation 173 17.1 Spezifikation und Systementwicklung ....................................... 174 17.2 Grundbegriffe der Z Notation.................................................... 178 17.2.1 Übersicht...................................................................... 178 17.2.2 Schemata .
................................................................... 183 17.2.3 Schemata als Typen...................................................... 186 17.2.4 Operationen auf Schemata......................................... 188 17.2.5 Generische Schemata und Definitionen...................... 189 17.2.6 Weitere Elemente von Spezifikationen......................... 190 17.3 Datenstrukturen......................................................................... 191 17.4 Verfeinerung................................................................................ 194 17.5 Beispiel Fertigungszelle................................................................ 197 17.5.1 Beschreibung derFertigungszelle.................................. 197 17.5.2 Die Spezifikation.......................................................... 203 17.6 Anmerkungen und Verweise.......................................................... 215
Inhaltsverzeichnis 18 Ablaufspezifikationen, Synchronisierung und Kommunikation vii 217 18.1 Grundbegriffe von Statecharts............................................................ 218 18.1.1 Ereignisse und Bedingungen, Aktionen und 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 Tätigkeiten........................................................................ 224 18.1.2 Zeitlicher Ablauf.............................................................. 229 Spezifikation einer digitalen Armbanduhr...................................... 231 Konstruktionsprinzipien................................................................. 237 18.3.1 Sequentielle Systeme ....................................................... 238 18.3.2 Nebenläufige Systeme....................................................... 240 Synchrone und asynchrone Kommunikation............................................................................... 245 18.4.1 Synchrone Kommunikation zwischen Prozessoren . . . 247 18.4.2 Speichergestützte Kommunikation, Semaphore.... 252 Kanäle.......................................................................................... 260 18.5.1 Kommunikation im Netz.......................................... 267 Anmerkungen und Verweise..................................................... 271 Literaturverzeichnis 273 Programmverzeichnis 276 Stichwortverzeichnis 278
Vorlesungen über Informatik Dieses Lehrbuch baut auf den Themen „Grundlagen und funktionales Pro grammieren“ und „Objektorientiertes Programmieren und Algorithmen“ der ersten beiden Bände auf und vermittelt wesentliche Fundamente aus der theo retischen Informatik wie Grundlagen der Berechenbarkeits- und Komplexitäts theorie, formale Sprachen und Auto maten. Danach werden Transformation von Programmen und die Spezifikations technik einführend behandelt. Der Verfasser stellt den Zusammenhang zwischen der Algorithmenentwicklung und der Theorie her. Er zeigt, wie man durch Transformation Programme gleichen Inhalts unterschiedlich formu lieren kann. Anhand der Z-Notation und der Technik der Statecharts wird erörtert, wie man Systemaufgaben ana lysiert und spezifiziert.
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