teoretyczne podstawy informatyki

Politechnika Opolska
Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki
Karta Opisu Przedmiotu
Kierunek studiów
Profil kształcenia
Poziom studiów
Specjalność
Forma studiów
Semestr studiów
INFORMATYKA
Ogólnoakademicki
Studia pierwszego stopnia
Nazwa przedmiotu
TEORETYCZNE PODSTAWY INFORMATYKI
Subject Title
Całk.
3
Wymagania
wstępne w
zakresie
przedmiotu
Studia stacjonarne
III
Nauki podst. (T/N)
N
Theoretical fundamentals of computer engineering and science
ECTS (pkt.)
Tryb zaliczenia przedmiotu
Kod przedmiotu
Kont.
1,8 Prakt.
Zaliczenie na ocenę
K
Nazwy
Algebra liniowa z geometrią analityczną, Informatyka I
przedmiotów
1. Ma podstawową wiedzę w zakresie matematyki obejmującą logikę i
algebrę
Wiedza
2. Ma wiedzę z zakresu teorii grafów i konstrukcji prostych algorytmów
Umiejętności
Kompetencje
społeczne
1. Potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji,
a także wyciągać wnioski
2. Ma umiejętność samokształcenia
1. Rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i
organizować proces uczenia się innych osób
2. Potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji zadania
określonego przez siebie lub innych
Program przedmiotu
Forma zajęć
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Seminarium
L. godz. zajęć w sem.
Prowadzący zajęcia
Całkowita
Kontaktowa
(tytuł/stopień naukowy, imię i nazwisko)
50
30
dr inż. Mariusz Sobol
|
30
15
zgodnie z przydziałem obowiązków
|
|
|
|
Treści kształcenia
Wykład
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Sposób realizacji Wykład w sali audytoryjnej
Tematyka zajęć
Liczba godzin
Podstawowe pojęcia z teorii automatów i języków
1
Automaty skończone, zastosowania, rozpoznawanie wzorców, deterministyczne i
3
niedeterministyczne automaty skończone, równoważność automatów
deterministycznych i niedeterministycznych
Usuwanie niedeterminizmu, automaty skończone z pustymi przejściami, eliminacja
2
pustych przejść
Wyrażenia i języki regularne, operatory konstruujące wyrażenia regularne,
2
równoważność wyrażeń regularnych i automatów skończonych
Przekształcanie automatów skończonych na wyrażenia regularne przez
3
eliminowanie stanów, przekształcanie wyrażeń regularnych na automaty, prawa
algebraiczne dla wyrażeń regularnych, zastosowania wyrażeń regularnych
Własności zamkniętości języków regularnych, lemat o pompowaniu dla języków
regularnych, minimalizacja i równoważność automatów skończonych
Gramatyki i języki bezkontekstowe, wyprowadzenia gramatyk, drzewa
wyprowadzenia, wieloznaczność języków i gramatyk bezkontekstowych,
zastosowania gramatyk bezkontekstowych, algorytm CYK
2
3
Automaty ze stosem, równoważność automatów ze stosem i gramatyk
bezkontekstowych, deterministyczne automaty ze stosem
9.
Postacie normalne gramatyk bezkontekstowych, lemat o pompowaniu dla języków
bezkontekstowych, własności zamkniętości języków bezkontekstowych
10.
Hierarchia Chomsky’ego klas języków formalnych
11.
Języki rekurencyjnie przeliczalne, gramatyki kombinatoryczne, Maszyna Turinga i
jej warianty, Teza Churcha-Turinga, równoważność wielomianowa, techniki
programowania Maszyn Turinga
12.
Numerowanie Maszyn Turinga, problemy nierozstrzygalne, problem akceptacji,
problem stopu, metoda diagonalizacji, Uniwersalna Maszyna Turinga, problem
odpowiedniości Posta
13.
Złożoność obliczeniowa, problemy niepodatne, klasy problemów P i NP, redukcja
wielomianowe, NP-zupełność, twierdzenie Levina-Cooka, problem spełnialności
formuł logicznych, hipoteza P=NP
L. godz. pracy własnej studenta
20
L. godz. kontaktowych w sem.
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Wykonanie pracy zaliczeniowej
efektów kształcenia
Ćwiczenia
Sposób realizacji ćwiczenia tablicowe
Lp.
Tematyka zajęć
1.
Języki regularne, automaty skończone, wyrażenia regularne
2.
Własności języków regularnych
3.
Kolokwium
4.
Języki i gramatyki bezkontekstowe, automaty ze stosem
5.
Własności języków bezkontekstowych
6.
Kolokwium
7.
Języki rekurencyjnie przeliczalne, gramatyki kombinatoryczne, Maszyna Turinga
8.
Problemy nierozstrzygalne i niepodatne
Kolokwium
9.
8.
2
2
1
3
3
3
30
Liczba godzin
3
2
1
3
2
1
1
1
1
L. godz. pracy własnej studenta
15
L. godz. kontaktowych w sem.
15
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Kolokwia, aktywność na zajęciach, rozwiązywanie trudniejszych
efektów kształcenia
zadań dodatkowych
1. Ma wiedzę w zakresie teorii automatów i języków, zna sposób
klasyfikacji języków według hierarchii Chomsky'ego (W)
Wiedza
Efekty kształcenia dla
przedmiotu - po
zakończonym cyklu
kształcenia
Umiejętności
Kompetencje
społeczne
2. Zna i rozumie najważniejsze zagadnienia teorii obliczeń (W)
3. Potrafi scharakteryzować najistostniejsze problemy
nierozstrzygalne i niepodatne (W)
1. Potrafi konstruować poprawne gramatyki regularne i
bezkontekstowe, potrafi wskazywać ich zastosowania (Ć)
2. Potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań
inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i
pozatechniczne (W,Ć)
3. Potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań
inżynierskich metody analityczne, symulacyjne oraz
eksperymentalne (W,Ć)
1. Ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i
skutki działalności inżynierskiej, w tym jej wpływu na
środowisko, i związanej z tym odpowiedzialności za
podejmowane decyzje (W)
2. Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się (W,Ć)
Metody dydaktyczne:
Wykład prowadzony z wykorzystaniem technik multimedialnych. Zamieszczanie na stronie internetowej
materiałów dydaktycznych. Na ćwiczeniach rozwiązywanie zadań i problemów na tablicy. Konsultacje.
Forma i warunki zaliczenia przedmiotu:
Ćwiczenia: Zaliczenie na oceny pozytywne wszystkich kolokwiów, a na lepszą ocenę wykonanie
dodatkowo trudniejszych zadań w czasie pracy własnej studenta poza zajęciami, nieprzekroczenie
dozwolonej liczby nieobecności.
Wykład: Wykonanie pracy zaliczeniowej na zadany temat i ustne jej zaliczenie. uzyskanie zaliczenia z
Ćwiczenia: Zaliczenie na oceny pozytywne wszystkich kolokwiów, a na lepszą ocenę wykonanie
dodatkowo trudniejszych zadań w czasie pracy własnej studenta poza zajęciami, nieprzekroczenie
dozwolonej liczby nieobecności.
Wykład: Wykonanie pracy zaliczeniowej na zadany temat i ustne jej zaliczenie. uzyskanie zaliczenia z
ćwiczeń.
Literatura podstawowa:
[1] Hopcroft J. E., Motwani R., Ullman J.D.: Wprowadzenie do teorii automatów, języków i obliczeń. Nowe
wydanie, wydanie drugie, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2005
[2] Sipser M.: Wprowadzenie do teorii obliczeń, WNT, Warszawa 2009
[3] Aho A. V., Ullman J. D.: Wykłady z informatyki z przykładami w języku C, Helion 2003
Literatura uzupełniająca:
[1] Homenda W.: Elementy lingwistyki matematycznej i teorii automatów, Oficyna Wydawniczna
Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005
[2] Foryś M., Foryś W.: Teoria automatów i języków formalnych, AOW EXIT, Warszawa 2005
[3] Ben Ari M.: Logika matematyczna w informatyce, WNT, Warszawa 2005
[4] Wirth N.: Algorytmy + struktury danych = programy, WNT, Warszawa 2004
______________
* niewłaściwe przekreślić
…………………………………………………..
……………………………………………………….
(kierownik jednostki organizacyjnej/bezpośredni przełożony:
pieczęć/podpis
(Dziekan Wydziału
pieczęć/podpis)