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Questions and Answers

Was beschreibt das Halteproblem?

  • Die Fähigkeit, mit endlichen Zeitressourcen zu arbeiten.
  • Die Effizienz von TMs bei arithmetischen Berechnungen.
  • Die Fähigkeit einer TM, für alle Eingaben zu entscheiden, ob sie terminieren.
  • Die Unmöglichkeit, eine Entscheidung über den Endzustand jeder TM zu treffen. (correct)

Was war Lewis Fry Richardsons Vorschlag zur Wettervorhersage?

  • Die Wettervorhersage mit 64000 menschlichen Rechnern durchzuführen. (correct)
  • Die Nutzung von mathematischen Modellen zur genauen Prognose.
  • Die Wetterdaten durch einen Computer zu analysieren.
  • Den Einsatz von Lochkartenmaschinen zur Datenverarbeitung.

Wie wurden Berechnungen in Los Alamos anfänglich durchgeführt?

  • Nur durch mechanische Rechenmaschinen.
  • Durch den Einsatz von Simulationen in großem Maßstab.
  • Durch den Einsatz von quantenmechanischen Computern.
  • Mit menschlichen Rechnern und Lochkartenmaschinen. (correct)

Was verbindet die Entwicklung realer Computer mit theoretischen Berechenbarkeitskonzepten?

<p>Der Gleichzeitige Fortschritt in der Mathe und Informatik. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt Universalrechner am besten?

<p>Sie sind Maschinen, die beliebige Algorithmen ausführen können. (A)</p> Signup and view all the answers

Was wird beim Auswerten des cond-Ausdrucks geprüft?

<p>Der Wert von &lt; a1 &gt; ist true oder false. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird der Wert des cond-Ausdrucks ermittelt?

<p>Durch die Auswertung von &lt; a2 &gt;, wenn &lt; a1 &gt; true ist. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Ergebnis von quadrat(3)?

<p>9 (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Berechnungen führt zu 20736?

<p>quadrat(quadrat(12)) (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Funktionsweise von quadrat?

<p>Sie gibt den Quadratwert einer Zahl zurück. (C)</p> Signup and view all the answers

Was gibt die Fakultätsfunktion n! für n = 4 zurück?

<p>24 (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielen die formalen Parameter in der Funktionsdefinition?

<p>Sie dienen als gebundene Variablen. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie wird der Ausdruck quadrat(quadrat((2+3)+7)) schrittweise vereinfacht?

<p>Bis zu 20736 in mehreren Schritten. (B)</p> Signup and view all the answers

Was wird durch die Funktion f(a k u l t a e t) verwaltet?

<p>Die Berechnung der Fakultät (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Formel beschreibt die Fakultät rekursiv?

<p>n! = n(n - 1)! (B)</p> Signup and view all the answers

Wie many Zustände durchläuft das Fakultätsprogramm bei der Berechnung von 5?

<p>6 (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff 'tail-call position'?

<p>Eine Optimierungsmöglichkeit für recursive Funktionen (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über den Speicherbedarf in der Fakultätsberechnung ist korrekt?

<p>Der Speicherplatzbedarf ist konstant bei geeigneter Implementierung. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Endresultat der Berechnung f(a k u l t a e t(5))?

<p>120 (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Syntax für die Funktionsdefinition in EBNF?

<p>&lt; Funktion &gt; ::= &lt; Typ &gt; &lt; Name &gt; ( &lt; formale Parameter &gt; ) { &lt; Funktionsrumpf &gt; } (D)</p> Signup and view all the answers

Was bezeichnet der Begriff 'linear iterativer Prozess' in diesem Zusammenhang?

<p>Ein Prozess mit einer festen Anzahl von Zustandsgrößen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen ist korrekt bezüglich der formalen Parameter einer Funktion?

<p>Formale Parameter können eine leere Liste sein. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt den Funktionsrumpf korrekt?

<p>Der Funktionsrumpf endet immer mit einem Semikolon. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt der 'Zähler' in der Fakultätsfunktion?

<p>Er ist Teil der Rekursionsstopp-Bedingung. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Optionen beschreibt das Syntax-Element für die Bedingung?

<p>&lt; Cond &gt; ::= cond ( &lt; BoolAusdr &gt; , &lt; Ausdruck &gt; , &lt; Ausdruck &gt; ) (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Relationalen Operatoren wird nicht in einer Bedingung verwendet?

<p>++ (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine wichtige Regel für das Einfügen von Whitespace in C++-Programmen?

<p>Whitespace muss zwischen zwei Bezeichnern eingefügt werden. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Boolesche Ausdrucksform ist nicht gültig laut der Syntax für BoolAusdr?

<p>|| x &lt; 10 (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Argumente einer Funktion ist korrekt?

<p>Argumente sind separat durch ein Komma zu trennen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über EBNF ist korrekt?

<p>EBNF ermöglicht die Definition kontextfreier Sprachen. (C)</p> Signup and view all the answers

Was unterscheidet die Semantik von der Syntax eines Programms?

<p>Semantik bezieht sich auf die Funktionsweise, während Syntax die Regeln für den Code angibt. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Regel, dass kein Funktionsname doppelt vorkommen darf?

<p>Sie kann nicht mit EBNF definiert werden und muss daher extra behandelt werden. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie werden die Argumente in einer benutzerdefinierten Funktion ausgewertet?

<p>Die Argumente werden ausgewertet und dann im Rumpf der Funktion durch die Parameter ersetzt. (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt das Substitutionsmodell in der Funktion von Programmen?

<p>Die Auswertung geschieht durch Ersetzen von Ausdrücken in einheitlicher Form. (D)</p> Signup and view all the answers

Welches dieser Elemente wird in C++ nicht als Kommentar behandelt?

<p>Ende des Kommentars - bleibt sichtbar. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist fehlend in der Standard-EBNF-Beschreibung für C++?

<p>Möglichkeiten zur Behandlung doppelter Funktionsnamen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft beschreibt eine kontextfreie Sprache?

<p>Die Zugehörigkeit eines Wortes zur Sprache ist entscheidbar. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Bedingung gilt für den Fall I der Konvergenzgeschwindigkeit?

<p>$b_i ≤ a_i / 2$ (C)</p> Signup and view all the answers

Wie viele Halbierungen sind maximal möglich, bis $b_i$ den Wert 0 erreicht?

<p>$ ext{maximal } ext{log}_2 (min(a_0, b_0))$ (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Zahlensystembasis wird am häufigsten verwendet?

<p>β = 2 (C)</p> Signup and view all the answers

Was zeigt $b_{i+1}$ im Fall II an?

<p>$b_{i+1} &lt; a_i / 2$ (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wird eine vorzeichenbehaftete Zahl im Computer häufig dargestellt?

<p>Durch ein zusätzliches Bit für das Vorzeichen (C)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Darstellung $ (a_{n-1} a_{n-2} ... a_1 a_0)_{eta} $?

<p>Die Ziffern haben bestimmte Stellenwertigkeiten (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Konvergierenden $a_i$ und $b_i$ ist korrekt?

<p>Nach zwei Schritten sind beide Werte höchstens halb so groß. (B)</p> Signup and view all the answers

Was stellt die Formel $ ext{X}^{(a_{n-1} a_{n-2} ... a_1 a_0)_{eta}} = ext{X} ext{mod} ext{β} $ dar?

<p>Die Wertfindung durch Modulo-Operation (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Berechenbare Probleme

Probleme, die mit einem Algorithmus gelöst werden können, der von einem Computer ausgeführt werden kann.

Nicht-berechenbare Probleme

Probleme, für die es keinen Algorithmus gibt, der von einem Computer gelöst werden kann.

Halteproblem

Ein bekanntes nicht-berechenbares Problem, das es unmöglich macht, für jede beliebige Turing-Maschine zu entscheiden, ob diese einen Endzustand erreicht.

Reale Computer

Computer, die tatsächlich existieren und Algorithmen ausführen können. Sie umfassen sowohl Hardware als auch Software und ermöglichen die praktische Anwendung von Algorithmen.

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Entwickelung realistischer Computer

Die Entwicklung von Computern verläuft parallel zur Entwicklung theoretischer Berechenbarkeitskonzepte.

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Funktionsdefinition in EBNF

Die Syntax für eine Funktion in der Erweiterten Backus-Naur-Form (EBNF) definiert die Struktur einer Funktion mit Typ, Name, formalen Parametern und Funktionsrumpf.

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Formale Parameter

Die Argumente einer Funktion in der Funktionsdefinition, bestehend aus einer kommaseparierten Liste von Typ-Name-Paaren.

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Funktionsrumpf

Der Teil einer Funktionsdefinition, der den Code enthält, der ausgeführt wird, wenn die Funktion aufgerufen wird.

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Cond-Funktion in EBNF

Die Syntax für die bedingte Ausführung in EBNF (cond), die eine Bedingung, einen Ausdruck für 'true' und einen Ausdruck für 'false' benötigt.

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VglOp (Vergleichsoperator) in EBNF

Die Operatoren, die in BoolAusdr verwendet werden, um Ausdrücke zu vergleichen (z.B. ==, !=, <, >, =).

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LogOp (Logischer Operator) in EBNF

Die Operatoren, die in BoolAusdr verwendet werden, um boolesche Ausdrücke zu kombinieren (z.B. &&, ||).

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Whitespace in C++

Leerzeichen, Zeilenumbrüche und Tabulatoren, die im C++-Code verwendet werden können, um die Lesbarkeit zu verbessern.

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Bezeichner, Zahlen und Schlüsselwörter in C++

Sollen keinen Whitespace enthalten, um ihre Bedeutung zu erhalten.

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EBNF-Syntax Beschreibung

Eine formale Methode, um die Syntax einer Sprache zu beschreiben. In EBNF-Regeln steht immer genau ein nichtterminales Symbol links.

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Kontextfreie Sprache

Eine Sprache, die mit Hilfe von EBNF-Regeln definiert werden kann. Für jede kontextfreie Sprache kann man ein Programm erstellen, das entscheidet, ob ein Wort in der Sprache ist.

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Entscheidbarkeit

Die Eigenschaft einer Sprache, für die es ein Programm gibt, das für jedes beliebige Wort in endlicher Zeit entscheidet, ob es in der Sprache ist.

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Funktion im Programm doppelt

Ein Problem, das in der EBNF-Syntax nicht abgedeckt wird. Ein Funktionsname darf in einem Programm nur einmal vorkommen.

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Welche Funktion muss vorhanden sein?

Es muss genau eine Funktion mit dem Namen "main" im Programm vorhanden sein.

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Name an Stelle der Verwendung

Ein Name im Programm muss bekannt sein an der Stelle, wo er verwendet wird.

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Kommentare im Programm

Kommentare in einem Programm dienen dazu, den Code für den Menschen verständlicher zu machen. In C++ gibt es zwei Möglichkeiten: // für Zeilenkommentare und /* ... */ für Blockkommentare.

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Substitutionsmodell

Ein Modell, das die Auswertung von Ausdrücken in funktionalen Programmen beschreibt. Es basiert auf dem Prinzip der Rekursion und der Substitution von Variablen.

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cond-Funktion

Eine Funktion, die einen von zwei Ausdrücken basierend auf der Auswertung eines Bedingungsausdrucks auswählt.

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Auswertung von cond-Ausdrücken

Die Auswertung einer cond-Funktion erfolgt in drei Schritten: (1) Auswertung des Bedingungsexpressions, (2) Auswahl des Ausdrucks, der ausgewertet wird, basierend auf dem Ergebnis des Bedingungsexpressions (true oder false), (3) Auswertung des ausgewählten Ausdrucks.

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Quadratfunktion

Eine Funktion, die das Quadrat einer Zahl berechnet.

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Rekursion

Eine Technik, bei der eine Funktion sich selbst innerhalb ihres eigenen Funktionsrumpfes aufruft.

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Lineare Rekursion

Eine Art der Rekursion, bei der eine Funktion sich selbst nur einmal innerhalb ihres eigenen Funktionsrumpfes aufruft.

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Fakultätsfunktion

Eine Funktion, die die Fakultät einer natürlichen Zahl berechnet, d.h. das Produkt aller natürlichen Zahlen von 1 bis zur gegebenen Zahl.

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Y (Produktzeichen)

Ein Symbol, das verwendet wird, um das Produkt einer Folge von Zahlen darzustellen.

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Fakultät

Die Fakultät einer natürlichen Zahl n ist das Produkt aller natürlichen Zahlen von 1 bis n. Sie wird mit n! bezeichnet.

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Rekursive Berechnung der Fakultät

Die Fakultät kann rekursiv berechnet werden, indem man die Fakultät der vorhergehenden Zahl multipliziert mit der aktuellen Zahl berechnet.

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FakIter-Funktion

Eine Funktion, die iterativ die Fakultät berechnet. Sie nimmt drei Argumente entgegen: den aktuellen Produktwert, den aktuellen Zähler und die Endzahl.

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Linearer iterativer Prozess

Ein Algorithmus, der sich Schritt für Schritt durch eine feste Anzahl von Zuständen bewegt, wobei jeder Zustand durch eine feste Anzahl von Variablen beschrieben wird. Dieser Prozess hat einen klaren Anfangs- und Endzustand.

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Zustandsgrößen

Variablen, die den aktuellen Zustand eines Programms beschreiben.

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Tail-Call Position

Eine rekursive Funktionsaufrufung, die am Ende eines Funktionskörpers erfolgt, und somit optimiert werden kann, um den Rekursionsstapel zu reduzieren.

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Optimierung von Tail-Calls

Durch die Optimierung von Tail-Calls kann der Rekursionsstapel reduziert werden, was die Effizienz und den Speicherbedarf des Programms verbessern kann.

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Speicherplatzbedarf

Der Speicherplatz, der während der Ausführung eines Programms benötigt wird, um Daten und Variablen zu speichern.

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Konvergenzgeschwindigkeit

Beschreibt, wie schnell sich eine Folge einer Zahl nähert. Je schneller die Konvergenz, desto weniger Schritte benötigt man, um einem Zielwert nahe zu kommen.

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Halbierungsmethode

Ein Verfahren zur Approximation einer Lösung einer Gleichung, bei dem man das Intervall, in dem die Lösung liegt, immer wieder halbiert.

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Gültige Zahlen im Rechner

Die Menge der Zahlen, die ein Computer darstellen kann, ist begrenzt. Die größten darstellbaren Zahlen hängen von der verwendeten Basis und der Wortlänge ab.

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Stellenwertsystem

Ein System zur Darstellung von Zahlen, bei dem jeder Ziffer ein bestimmter Stellenwert zugeordnet wird, der je nach Position multipliziert wird. Zum Beispiel: 123 = 1 * 10^2 + 2 * 10^1 + 3 * 10^0

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Basis des Stellenwertsystems

Die Anzahl der verschiedenen Ziffern, die in einem Stellenwertsystem verwendet werden. Die gebräuchlichste Basis ist 10 (dezimales System), aber auch 2 (binäres System) wird häufig verwendet.

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Wortlänge

Die Anzahl der Stellen, die zur Darstellung einer Zahl in einem Stellenwertsystem verwendet werden.

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Binärsystem

Ein Stellenwertsystem mit der Basis 2, das nur die Ziffern 0 und 1 verwendet, häufig in Computern verwendet.

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Vorzeichenbehaftete Zahlen

Zahlen, die sowohl positiv als auch negativ sein können.

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Study Notes

Einführung in die praktische Informatik (Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg)

  • Das Dokument ist eine Zusammenfassung der Vorlesung Einführung in die Praktische Informatik an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg.
  • Es enthält ein Inhaltsverzeichnis mit verschiedenen Themenbereichen wie Grundbegriffe, Funktionale Programmierung und Prozedurale Programmierung.
  • Es gibt detaillierte Informationen über formale Systeme, Turingmaschinen, Algorithmen und Programmierung.
  • Die Versionsnummer 2.0, erstellt am 24. Juli 2014, zeigt eine Aktualisierung und Erweiterung des Materials.
  • Die Vorlesungsmaterialien (einschließlich Beispielprogramme) sind unter folgender URL verfügbar: http://conan.iwr.uni-heidelberg.de/teaching/info1_ws2014/.
  • Der Inhalt des Dokuments behandelt grundlegende Konzepte der Informatik und der Programmierung.

Grundbegriffe

  • Das Dokument definiert formale Systeme und Alphabete.
  • Es erläutert den Begriff des „freien Monoide A*“.
  • Es skizziert formale Systeme, wie das MIU System, mit Regeln und Axiomen zur Ableitung von Wörtern.
  • Es enthält Beispiele für formale Systeme.
  • Es beschreibt, wie formale Systeme zur Beschreibung von Problemstellungen verwendet werden.
  • Es gibt Ausführungen darüber, wie die Lösungswege von Problemen im Zusammenhang mit Formalen Systemen dargestellt werden.
  • Es erläutert verschiedene Aspekte des Systems MIU.
  • Das Dokument stellt die Beschreibung der MIU-Systeme dar, und wie das System die Zeichenketten generiert.

Funktionale Programmierung

  • Der Text erklärt die Auswertung von arithmetischen Ausdrücken.
  • Es beschreibt die Syntaxbeschreibung mit der Backus-Naur-Form (EBNF).
  • Es definiert Funktionen und gibt Beispiele für deren Verwendung.
  • Es erläutert das Substitutionsmodell für die Funktionsauswertung.
  • Es zeigt konkrete Beispiele zu funktionalen Programmbeispielen.

Prozedurale Programmierung

  • Der Text behandelt lokale Variablen und Zuweisungen.
  • Es gibt Beispiele für die Definition und Nutzung von Konstanten.
  • Das Dokument beschreibt, wie Variablen definiert und Werte zugewiesen werden.
  • Es schildert Beispiele, wo konstante Werte genutzt werden.
  • Der Text behandelt Anweisungsfolgen (Sequenz)

Andere Themen/Kapitel

  • Das Dokument stellt weitere Themen dar, wie z.B. Zeiger und dynamische Datenstrukturen, Abstrakte Klassen, Generische Programmierung und Anwendungen.

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