Modelle der Informatik

Modul: Modelle der Informatik (6 Credits)
Name im Diploma Supplement	Models in Computing
Verantwortlich	Prof. Dr. Volker Gruhn
Voraussetzungen	Siehe Prüfungsordnung.
Workload	180 Stunden studentischer Workload gesamt, davon: Präsenzzeit: 60 Stunden Vorbereitung, Nachbereitung: 75 Stunden Prüfungsvorbereitung: 45 Stunden
Dauer	Das Modul erstreckt sich über 1 Semester.
Qualifikationsziele	Die Studierenden kennen die grundlegenden Modellierungstechniken und Formalismen der Informatik, die sich in der praktischen Anwendung bewährt haben kennen die Grundlagen aus der Mathematik und der theoretischen Informatik, auf denen eine Modellspezifikation aufbaut, und können diese Grundlagen zur formal korrekten Spezifikation von Modellen zielgerichtet anwenden sind in der Lage, auf der Grundlage von formal korrekt spezifizierten Modellen Aussagen abzuleiten kennen die Methoden des Model Checking und der Modellverifikation verfügen über die Kompetenz, Algorithmen zur Modellanalyse aus den formalen Grundlagen abzuleiten und die Algorithmen korrekt auszuführen können die vermittelten Modellierungstechniken auf praktische Probleme übertragen und zugehörige Lösungsverfahren anwenden besitzen die Kompetenz eigenständig Modelle für informatische Sachverhalte zu konstruieren, zu analysieren und Schlussfolgerungen abzuleiten verfügen über weiterentwickelte modellbasierte Problemlösungsfähigkeiten bezüglich der behandelten Modelle sind in der Lage, (elementare) Modellierungswerkzeuge zur Problemlösung auf den Gebieten Formale Sprachen, endliche Automaten und Aussagenlogik einzusetzen und die erzielten Ergebnisse zu bewerten beherrschen weiterführende Modelle der Informatik hinsichtlich ihrer formalen Grundlagen und sind in der Lage, diese zur Modellspezifikation und –analyse zielgerichtet einzusetzen können nebenläufige Systeme durch Petrinetze beschreiben und sowie Petrinetze durch formales Vorgehen analysieren, um Beschränktheits-, Invarianz-, Lebendigkeits- und Sicherheitseigenschaften nachzuweisen verfügen über fundierte Kenntnisse in der UML, deren Begriffe und Notationen sowie die UML Diagrammtypen und können diese zur Modellierung von Systemen und in Projekten praktisch einsetzen besitzen in Bezug auf die weiterführenden Modelle die Kompetenz, eigenständig Modelle für informatische Sachverhalte zu konstruieren, zu analysieren und Schlussfolgerungen abzuleiten
Praxisrelevanz	Modelle sind die grundlegenden Artefakte der Informatik. Sie werden in zahlreichen Prozessen der Entwicklung von Hardware- und Softwaresystemen verwendet.
Prüfungsmodalitäten	Zum Modul erfolgt eine modulbezogene Prüfung in der Gestalt einer Klausur (in der Regel: 120 bis 150 Minuten). Vom Dozierenden wird zu Beginn der Veranstaltung festgelegt, ob die erfolgreiche Teilnahme Prüfungsvorleistung oder aber Bestandteil der Prüfung wird. Ist letzteres der Fall, so bilden die Teilleistungen zusammen mit der Abschlussprüfung eine zusammengesetzte Prüfung mit einer Endnote. Bestandene Prüfungsvorleistungen/Teilleistungen haben nur Gültigkeit für die Prüfungen, die zu der Veranstaltung im jeweiligen Semester gehören.
Verwendung in Studiengängen	BWL Bachelor > Vertiefungsstudium > Wahlpflichtbereich > Bereich Volkswirtschaftslehre, Rechtswissenschaft, Wirtschaftsinformatik, Informatik > Vertiefungsbereich Informatik > 4.-6. FS, Wahlpflicht LA gbF/kbF BK Master > Masterprüfung in der kleinen beruflichen Fachrichtung > Wirtschaftsinformatik > Wahlpflichtbereich Kleine berufliche Fachrichtung "Wirtschaftsinformatik" > 1.-3. FS, Wahlpflicht LA Info GyGe Bachelor > Pflichtbereich Informatik > 1. FS, Pflicht Mathe Bachelor > Software Engineering > 1.-6. FS, Pflicht SE Bachelor > Pflichtbereich > Pflichtbereich IV: Grundbegriffe der Theoretischen Informatik > 1.-2. FS, Pflicht TechMathe Bachelor > Pflichtbereich > 1.-6. FS, Pflicht WiInf Bachelor > Kernstudium > Pflichtbereich II: Informatik > 3.-4. FS, Pflicht
Bestandteile	Vorlesung Modelle der Informatik (3 Credits) Übung Modelle der Informatik (3 Credits)
Modul: Modelle der Informatik (WIWI‑M0922)

Vorlesung: Modelle der Informatik (3 Credits)
Name im Diploma Supplement	Models in Computing
Anbieter	Lehrstuhl für Software-Engineering, insb. mobile Anwendungen
Lehrperson	Prof. Dr. Volker Gruhn
Semesterwochenstunden	2	Sprache	deutsch
Turnus	Wintersemester	maximale Hörerschaft	###LABEL_NOLIMIT###
empfohlenes Vorwissen Lineare Algebra, insbesondere Matrizen und Gleichungssysteme
Lehrinhalte Formale Sprachen: Buchstaben, Wörter, Sprachen, Klassen von unendlichen Sprachen, Grammatiken: Definitionen, Chomsky-Hierarchie, BNF, EBNF, Endliche Automaten und reguläre Sprachen: Moore- und Mealy-Automaten, Deterministische und Nichtdeterministische Automaten, Kellerautomat, Turingmaschine, reguläre und kontextfreie Sprachen, Ableitungsbäume, Scanner und Parser. Logik: Aussagenlogik, logische Ausdrücke und Wahrheitstafeln, Tautologien, de Morgansche Regeln, Beweismethoden, aussagenlogische Resolution, Normalformen, Resolvierung von Begründungen, Grundzüge der Prädikatenlogik, Einführung in die Temporale Logik. Bäume, Graphen und Netzwerke: Definitionen von Bäumen, binäre Suchbäume, Baumdurchlauf, ausgeglichene Bäume, Mehrwegbäume, Definitionen von Graphen, Euler- und Hamilton-Graphen, Knotenfärbung, Schwacher und starker Zusammenhang, Tiefen- und Breitendurchlauf, Spannbäume, Minimale Spannbäume, kürzeste Wege (Dijkstra-Algorithmus), Anwendungen, z.B. Routing in Rechnernetzen, Netzwerke und Flüsse. Petri-Netze: Definition von Petri-Netzen, Stellen/Transitionsnetze, Lebendigkeit, Beschränktheit, S- und T-Invarianten, Erreichbarkeit, Modelle für wechselseitigen Ausschluss, Produzent/Konsument-Problem und Leser/Schreiber-Problem, Bedingungs/Ereignisnetze, Farbige Petri-Netze, Petri-Netze mit Verbotskanten, Vergröberung/Verfeinerung und Faltung/Entfaltung von Petri-Netzen, Varianten von Petri-Netzen ohne/mit individuellen Marken. Objektorientierte Modellierung mit Unified Modeling Language (UML): Klassen-, Use-Case-, Aktivitäts-, Paket-, Sequenz-, Komponentendiagramm, Zustandsautomat; Assoziation, Aggregation, Komposition, Vererbung. Ausblick auf weitere Aspekte der theoretischen Informatik
Literaturangaben Müller-Clostermann, B.: Skriptum "Modelle der Informatik" (siehe Moodle) Hedstück, U.: Einführung in die Theoretische Informatik - Formale Sprachen und Automatentheorie, Oldenbourg, 2002 (176 Seiten), in ca. 50 Exemplaren in der Lehrbuchsammlung (am Campus Essen) Schöning, U.: Theoretische Informatik - kurzgefasst, Heidelberg 2001 (4. Auflage, 198 Seiten) Kelley, J: Logik im Klartext, Pearson Studium, München 2003, in ca. 50 Exemplaren in der Lehrbuchsammlung am Campus Essen Baumgarten, B.: Petri-Netze: Grundlagen und Anwendungen; Spektrum-Akademischer Verlag, 1997 Rupp, C., Queins, S., die Sophisten: UML 2 glasklar: Praxiswissen für die UML-Modellierung, 2012 (4. Auflage)
Vorlesung: Modelle der Informatik (WIWI‑C1191)

Übung: Modelle der Informatik (3 Credits)
Name im Diploma Supplement	Models in Computing
Anbieter	Lehrstuhl für Software-Engineering, insb. mobile Anwendungen
Lehrperson	Prof. Dr. Volker Gruhn
Semesterwochenstunden	2	Sprache	deutsch
Turnus	Wintersemester	maximale Hörerschaft	###LABEL_NOLIMIT###
empfohlenes Vorwissen keines
Lehrinhalte Aufgaben und Beispiele zum Stoff der Vorlesung
Literaturangaben Übungsblätter im Semester online erhältlich. Siehe Literaturangaben der Vorlesung.
Übung: Modelle der Informatik (WIWI‑C0865)