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Logik für Studierende der Informatik
Die formale Logik ist für die Informatik von fundamentaler Bedeutung, und sie besitzt zahlreiche Anwendungen in Theorie und Praxis.
Sie eine wichtige Grundlage für die theoretische Informatik (Berechenbarkeit, Komplexität, Beweise, ...) und für viele Anwendungen,
u.a. in relationalen und deduktiven Datenbanken, in der künstlichen Intelligenz und zur Verifikation komplexer Systeme.
Die Lehrveranstaltung Logik für Informatiker vermittelt die wesentlichen Konzepte und Techniken der Aussagen- und Prädikatenlogik.
In beiden Themenbereichen werden
- Syntax,
- Semantik und
- entsprechende Resolutionsmethoden zur Inferenz behandelt.
Es werden die folgenden Themen besprochen:
- Aussagenlogik: Äquivalenzen und Normalformen, Hornformeln, unendliche Formelmengen;
- Prädikatenlogik: Normalformen, Herbrand-Theorie, Skolem- und Klauselform.
Datenbanken
Die Vorlesung Datenbanken vermittelt die Grundlagen relationaler Datenbanken und ihres Entwurfs. Ausgehend von der Datenmodellierung mit Hilfe graphischer Entity-Relationship-Diagramme werden theoretische Grundlagen und Algorithmen zur Ableitung funktionaler Abhängigkeiten und zur Normalisierung des Datenmodells eingeführt. Der praktische Schwerpunkt zielt auf die Vermittlung von Grundkenntnissen im Umfang mit der Datenbanksprache SQL. Hierbei werden die erzeugten Relationenstrukturen selbst in ein Datenbankschema umgesetzt und verschiedene Anfragen erstellt.
Im Einzelnen werden folgende Themen behandelt:
- ER-Diagramme,
- Relationenalgebra und komplexe SQL-Statements,
- Datenbankentwurf und Normalformen, funktionale Abhängigkeiten,
- Synchronisation und Transaktionsverwaltung.
Die Vorlesung bildet die Grundlage für weitergehende Lehrveranstaltungen wie Advanced Databases (Datenbanken II) und Deduktive Datenbanken sowie studentische Arbeiten im Bereich Datenbanken.
Advanced Databases/Datenbanken 2
The Advanced Databases lecture deepens the knowledge acquired in the basic Databases lecture.
- After an introduction to Online Analytical Processing (OLAP) and Data Mining, we will deal with
- XML databases and the query language XQuery.
- Deductive and web-based databases are then discussed (Datalog, DDBase, SPARQL).
- Finally, we look at the connection of these systems to imperative programming languages such as Java and PHP.
The lecture forms the basis for further courses such as deductive databases and student work in the field of databases.
Deductive Databases/Deduktive Datenbanken
The lecture deductive databases deals with the connection between the fields of logic programming and classical relational databases.
In order to achieve a clear syntax and semantics for intelligent, knowledge-based information systems, the following language technologies are used:
- domain-specific languages (DSLs),
- declarative, rule-based languages,
- logic and deduction.
Predicate logic rules are an expressive tool for the declarative formulation of knowledge in information systems. The concept of expressive - also recursive - queries, which are generally difficult or impossible to formulate in the classic relational database query language SQL, is very important here.
The database language Datalog is introduced, which - syntactically speaking - represents a restriction of the well-known logic language Prolog, and analysis and optimization techniques for the efficient evaluation of Datalog programs are discussed.
Finally, the extension of Datalog by the important constructs of default negation (known from natural reasoning) and disjunction is based on semantic approaches that use concepts of non-monotonic reasoning from artificial intelligence.
Logikprogrammierung
The lecture introduces the alternative, logical-relational programming paradigm of logic programming. Here, calculations are defined by rules. Their top-down processing with the help of the SLDNF resolution is the basis for the most popular representative Prolog, which is presented as part of the lecture. It thus forms the counterpart to the lecture Deductive Databases, which examines the bottom-up application of horn clauses in deductive database systems.
The lecture covers both formal and practical aspects. The exercise allows students to gain practical experience with one of the most important declarative programming languages. The exercises include both theoretical and practical programming tasks. In addition to Prolog, more advanced concepts such as constraint logic programming and constraint handling rules are also briefly introduced.
Seminar: Advanced Databases and Logic Programming
Studierende lernen anhand eines konkreten, fachbezogenen und abgegrenzten Themas die Aufbereitung von Informationen. Sie können eine gegliederte und mit korrekten Zitaten ausgestattete und im Umfang begrenzte Ausarbeitung erstellen. Sie können einen freien Vortrag vor kleinem Publikum halten. Die dazu benötigten Präsentationsmaterialien entsprechen didaktischen Maßstäben. Studierende können sich in eine fachliche Diskussion einbringen. Sie sind in der Lage konstruktive Kritik zu geben und entgegen zu nehmen. Sie können anhand der vermittelten Kriterien die Darstellung anderer Vortragender einordnen.
