comparison notes/tex/computation.tex @ 31:777563904120

tenth sheet and notes
author Markus Kaiser <markus.kaiser@in.tum.de>
date Sun, 29 Jun 2014 16:58:20 +0200
parents b56fe50e0132
children 24d446e2f94c
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equal deleted inserted replaced
30:b56fe50e0132 31:777563904120
225 \end{block} 225 \end{block}
226 \end{frame} 226 \end{frame}
227 } 227 }
228 228
229 \defineUnit{berechenbarkeitbeispiel}{% 229 \defineUnit{berechenbarkeitbeispiel}{%
230 \begin{frame}[c] 230 \begin{frame}[t]
231 \frametitle{Berechenbarkeit} 231 \frametitle{Berechenbarkeit}
232 \setbeamercovered{dynamic} 232 \setbeamercovered{dynamic}
233 233
234 \begin{example}[Berechenbarkeit] 234 \begin{example}[Berechenbarkeit]
235 Sind die folgenden Funktionen intuitiv berechenbar? 235 Sind die folgenden Funktionen intuitiv berechenbar?
247 1 & \text{falls in $\pi$ $n$ Nullen am Stück vorkommen}\\ 247 1 & \text{falls in $\pi$ $n$ Nullen am Stück vorkommen}\\
248 0 & \text{sonst} 248 0 & \text{sonst}
249 \end{cases} 249 \end{cases}
250 \end{align*} 250 \end{align*}
251 \end{example} 251 \end{example}
252
253 \only<2> {
254 \vfill
255
256 \begin{center}
257 Alle drei Funktionen sind intuitiv berechenbar.
258 \end{center}
259 }
252 \end{frame} 260 \end{frame}
253 } 261 }
254 262
255 \defineUnit{pr}{% 263 \defineUnit{pr}{%
256 \begin{frame} 264 \begin{frame}
257 \frametitle{Primitive Rekursion} 265 \frametitle{Primitive Rekursion}
258 \setbeamercovered{dynamic} 266 \setbeamercovered{dynamic}
259 267
260 \begin{definition}[Basisfunktionen] 268 \begin{definition}[Basisfunktionen der PR]
261 \alert{Primitiv Rekursiv} sind: 269 Die Menge der \structure{primitiv rekursiven (PR)} Funktionen ist induktiv definiert. Die Basisfunktionen sind die
262 \begin{itemize} 270 \begin{description}[Projektionsfunktion\quad]
263 \item Die konstante Funktion \alert{0} 271 \item[konstante Funktion] $f(x) = 0$
264 \item Die \alert{Nachfolgerfunktion} $s(n) = n + 1$ 272 \item[Nachfolgerfunktion] $s(n) = n + 1$
265 \item Die \alert{Projektionsfunktion} $\pi_i^k : \N^k \to \N, i \in [k]$ 273 \item[Projektionsfunktion] $\pi_i^k : \N^k \to \N, i \in [k]$
266 \[ \pi_i^k(x_1, \ldots, x_k) = x_i \] 274 \end{description}
267 \end{itemize} 275 \[ \pi_i^k(x_1, \ldots, x_k) = x_i \]
268 \end{definition} 276 \end{definition}
277
278 \vfill
269 279
270 \begin{definition}[Komposition] 280 \begin{definition}[Komposition]
271 Sind $g$ und $h_i$ PR und $\bar{x} = (x_1, \ldots, x_n)$, dann ist auch \alert{$f$} PR: 281 Seien $g$ und $h_i$ \structure{PR} und $\bar{x} = (x_1, \ldots, x_n)$.\\
282 Dann ist auch die \structure{Komposition $f$} PR.
272 \[ f(\bar{x}) = \alert{g(h_1(\bar{x}), \ldots, h_k(\bar{x}))} \] 283 \[ f(\bar{x}) = \alert{g(h_1(\bar{x}), \ldots, h_k(\bar{x}))} \]
273 \end{definition} 284 \end{definition}
274 \end{frame} 285 \end{frame}
275 } 286 }
276 287
277 \defineUnit{prrekursion}{% 288 \defineUnit{prrekursion}{%
278 \begin{frame} 289 \begin{frame}
279 \frametitle{Primitive Rekursion} 290 \frametitle{Primitive Rekursion}
280 \setbeamercovered{dynamic} 291 \setbeamercovered{dynamic}
281 \begin{block}{Basisfunktionen und Komposition} 292 \begin{block}{Basisfunktionen und Komposition}
282 Schon \alert{PR} sind: 293 Die folgenden Funktionen sind schon als \structure{primitiv rekursiv} bekannt.
283 \begin{itemize} 294 \begin{description}[Projektionsfunktion\quad]
284 \item Konstante: $0$ 295 \item[konstante Funktion] $f(x) = 0$
285 \item Nachfolger: $s(n) = n + 1$ 296 \item[Nachfolgerfunktion] $s(n) = n + 1$
286 \item Projektion: $\pi_i^k : \N^k \to \N$ 297 \item[Projektionsfunktion] $\pi_i^k : \N^k \to \N, i \in [k]$
287 \item Komposition: $f(\bar{x}) = g(h_1(\bar{x}), \ldots, h_k(\bar{x}))$ 298 \item[Komposition] $f(\bar{x}) = g(h_1(\bar{x}), \ldots, h_k(\bar{x}))$
288 \end{itemize} 299 \end{description}
289 \end{block} 300 \end{block}
290 \begin{definition}[Primitive Rekursion] Das Schema der \alert{primitiven Rekursion} erzeugt aus $g$ und $h$ die Funktion \alert{$f$}: \begin{align*} f(0, \bar{x}) &= g(\bar{x}) \\ f(\alert{m + 1}, \bar{x}) &= h(f(\alert{m}, \bar{x}), \alert{m}, \bar{x}) \end{align*} \end{definition} \end{frame} 301
302 \vfill
303
304 \begin{definition}[Primitive Rekursion]
305 Das Schema der \structure{primitiven Rekursion} erzeugt aus $g$ und $h$ die neue Funktion \structure{$f$}.
306 \begin{align*}
307 f(0, \bar{x}) &= g(\bar{x}) \\
308 f(\alert{m + 1}, \bar{x}) &= h(f(\alert{m}, \bar{x}), \alert{m}, \bar{x})
309 \end{align*}
310 $f$ ist ebenfalls \structure{primitiv rekursiv}.
311 \end{definition}
312 \end{frame}
291 } 313 }
292 314
293 \defineUnit{prprogramme}{% 315 \defineUnit{prprogramme}{%
294 \begin{frame} 316 \begin{frame}
295 \frametitle{PR-Programme} 317 \frametitle{PR-Programme}
296 \setbeamercovered{dynamic} 318 \setbeamercovered{dynamic}
297 319
298 U.a. diese Programme sind laut Vorlesung oder Übung PR: 320 Unter anderem diese Programme sind laut Vorlesung oder Übung PR:
299 \begin{itemize} 321 \begin{itemize}
322 \item $succ(x) = x + 1$
300 \item $pred(x) = \max \left\{ 0, x - 1 \right\}$ 323 \item $pred(x) = \max \left\{ 0, x - 1 \right\}$
301 \item \alert{$add(x, y) = x + y$} 324 \item \alert{$add(x, y) = x + y$}
302 \item \alert{$x \dot{-} y = \max \left\{ 0, x - y \right\}$} 325 \item \alert{$x \dot{-} y = \max \left\{ 0, x - y \right\}$}
303 \item \alert{$mult(x, y) = x \cdot y$} 326 \item \alert{$mult(x, y) = x \cdot y$}
304 \item $div(x, y) = x \div y$ (Ganzzahldivision) 327 \item $div(x, y) = x \div y$ (Ganzzahldivision)
328 \item $pow(x, y) = x^y$
305 \item Die restliche einfache Arithmetik\ldots 329 \item Die restliche einfache Arithmetik\ldots
306 \vspace{1.5em} 330 \vfill
307 \item $tower(n) = 2^{2^{2^{\iddots}}}$ mit $tower(4) = 2^{16}$ 331 \item $tower(n) = 2^{2^{2^{\iddots}}}$ mit $tower(4) = 2^{16}$
308 \item $sqr(x) = x^2$, $sqrt(x) = \sqrt{x}$ 332 \item $sqr(x) = x^2$
333 \item $sqrt(x) = \sqrt{x}$
309 \item $c(x), p_1(x), p_2(x)$ (Cantorsche Paarungsfunktion) 334 \item $c(x), p_1(x), p_2(x)$ (Cantorsche Paarungsfunktion)
310 \item $ifthen(n, a, b) = \begin{cases} a & n \neq 0 \\ b & n = 0 \end{cases}$ 335 \item $ifthen(n, a, b) = \begin{cases} a & n \neq 0 \\ b & n = 0 \end{cases}$
311 \end{itemize} 336 \end{itemize}
312 \end{frame} 337 \end{frame}
313 } 338 }
316 \begin{frame} 341 \begin{frame}
317 \frametitle{Erweitertes PR-Schema} 342 \frametitle{Erweitertes PR-Schema}
318 \setbeamercovered{dynamic} 343 \setbeamercovered{dynamic}
319 344
320 \begin{definition}[Erweitertes PR-Schema] 345 \begin{definition}[Erweitertes PR-Schema]
321 Das \alert{erweiterte Schema der primitiven Rekursion} erlaubt 346 Das \structure{erweiterte Schema der primitiven Rekursion} erlaubt
322 \begin{align*} 347 \begin{align*}
323 f(0, \bar{x}) &= t_0 \\ 348 f(0, \bar{x}) &= t_0 \\
324 f(m + 1, \bar{x}) &= t 349 f(m + 1, \bar{x}) &= t
325 \end{align*} 350 \end{align*}
326 wobei 351 wobei $t_0$ und $t$ \structure{Terme} sind für die gilt
327 \begin{itemize} 352 \begin{itemize}
328 \item $t_0$ enthält nur PR-Funktionen und die $x_i$ 353 \item $t_0$ enthält nur PR-Funktionen und die $x_i$
329 \item $t$ enthält nur \alert{$f(m, \bar{x})$}, PR Funktionen, \alert{$m$} und die $x_i$. 354 \item $t$ enthält nur \alert{$f(m, \bar{x})$}, PR Funktionen, \alert{$m$} und die $x_i$.
330 \end{itemize} 355 \end{itemize}
331 \end{definition} 356 \end{definition}
332 357
358 \vfill
359
333 \begin{theorem} 360 \begin{theorem}
334 Das erweiterte Schema der primitiven Rekursion führt nicht aus \alert{PR} heraus. 361 Das erweiterte Schema der primitiven Rekursion führt nicht aus \structure{PR} heraus.
335 \end{theorem} 362 \end{theorem}
336 \end{frame} 363 \end{frame}
337 } 364 }
338 365
339 \defineUnit{tmif}{% 366 \defineUnit{tmif}{%
422 \begin{frame} 449 \begin{frame}
423 \frametitle{LOOP-Programme} 450 \frametitle{LOOP-Programme}
424 \setbeamercovered{dynamic} 451 \setbeamercovered{dynamic}
425 452
426 \begin{definition}[LOOP-Programm] 453 \begin{definition}[LOOP-Programm]
427 Syntax von \alert{LOOP-Programmen}.\\ 454 Syntax von \structure{LOOP-Programmen}.\\
428 Es ist $X \in \left\{ x_0, x_1, \ldots \right\}$ und $C \in \N$. 455 Es ist $X \in \left\{ x_0, x_1, \ldots \right\}$ und $C \in \N$.
429 \begin{align*} 456 \begin{align*}
430 P &\rightarrow X := X + C \\ 457 P &\rightarrow X := X + C \\
431 &\mid X := X - C \\ 458 &\mid X := X - C \\
432 &\mid P; P \\ 459 &\mid P; P \\
433 &\mid \mathbf{LOOP}\ X \ \mathbf{DO}\ P \ \mathbf{END} \\ 460 &\mid \mathbf{LOOP}\ X \ \mathbf{DO}\ P \ \mathbf{END} \\
434 &\mid \textcolor{gray}{\mathbf{IF}\ X = 0 \ \mathbf{DO}\ P \ \mathbf{ELSE}\ Q \ \mathbf{END}} 461 &\mid \textcolor{gray}{\mathbf{IF}\ X = 0 \ \mathbf{DO}\ P \ \mathbf{ELSE}\ Q \ \mathbf{END}}
435 \end{align*} 462 \end{align*}
436 \end{definition} 463 \end{definition}
464
465 \vfill
437 466
438 \begin{itemize} 467 \begin{itemize}
439 \item Ausgabe steht in $x_0$, Eingaben in $x_1, \ldots, x_n$, Rest ist 0. 468 \item Ausgabe steht in $x_0$, Eingaben in $x_1, \ldots, x_n$, Rest ist 0.
440 \item $\mathbf{LOOP}\ x_i \ \mathbf{DO}\ P \ \mathbf{END}$ führt $P$ genau $n$ mal aus, wobei $n$ der Anfangswert von $x_i$ ist. \alert{Zuweisungen an $x_i$ in $P$ ändern die Anzahl der Durchläufe nicht.} 469 \item $\mathbf{LOOP}\ x_i \ \mathbf{DO}\ P \ \mathbf{END}$ führt $P$ genau $n$ mal aus, wobei $n$ der Anfangswert von $x_i$ ist. \alert{Zuweisungen an $x_i$ in $P$ ändern die Anzahl der Durchläufe nicht.}
441 \end{itemize} 470 \end{itemize}