Theoretische Informatik: Reguläre Sprachen und endliche Automaten

Name: Theoretische Informatik: Reguläre Sprachen und endliche Automaten
Brand: RAAbits
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Gymnasium | Mittlere Schulformen

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Informatik & Medienbildung

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11. | 12. | 13. Klasse

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10 - 15 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Die theoretische Informatik bildet mit endlichen Automaten und formalen Sprachen das Grundgerüst für moderne Programmiersprachen. Mit dieser Unterrichtseinheit können sich ihre Schülerinnen und Schüler die Grundlagen dieses Themengebiets mithilfe von handlungsorientierten Situationen und differenzierten Aufgaben erarbeiten. Unterstützt wird die Erarbeitung durch das verlinkte Hilfematerial und eine interaktive Software zur Erstellung von endlichen Automaten. Ein Kahoot!-Quiz dient als Gesamtlernzielkontrolle.

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# reguläre sprachen und grammatiken

# deterministische endliche automaten

# nichtdeterministische endliche automaten, deterministische kellerautomaten

Kompetenzen

Klassenstufe:	Sek. II
Dauer:	10–15 Unterrichtsstunden
Lernziele:	Die Lernenden … 1. entwerfen Zustandsdiagramme endlicher Automaten zur Erkennung von korrekten Eingaben, 2. unterscheiden deterministische und nichtdeterministische endliche Automaten und wandeln diese ineinander um.
Kompetenzen:	Modellieren und Implementieren
Themenbereiche:	Theoretische Informatik, Formale Sprachen, Reguläre Sprachen und Grammatiken, deterministische und nichtdeterministische endliche Automaten, deterministische Kellerautomaten

Inhaltsangabe

Benötigt

Tablet/Laptop/PC pro Schüler/in oder pro Schülerpaar
Internetzugang

Einstieg

Thema:	Endliche Automaten mit Ausgabe
M 1	Wie kann man einen Automaten formal beschreiben?
M 2	Formale Definition für endliche Automaten mit Ausgabe
M 3	Übungsaufgaben: Mealy-Automaten

Erarbeitung

Thema:	Endliche deterministische und nichtdeterministische Automaten
M 4	Wie können E-Mail-Adressen automatisiert überprüft werden?
M 5	Übungsaufgaben: Deterministische endliche Automaten
M 6	Reguläre Sprachen und Grammatiken
M 7	Übungsaufgaben: Reguläre Sprachen und Grammatiken
M 8	Nichtdeterministische Automaten – Mit welchen Regeln lässt sich eine Firewall umsetzen?
M 9	Äquivalenz von NEA und DEA – Die Potenzmengenkonstruktion

Vertiefung (optional)

Thema:	Grenzen endlicher Automaten und regulärer Sprachen
M 10	Grenzen endlicher Automaten und regulärer Sprachen
M 11	Endliche Kellerautomaten – Wie kann man korrekte Klammerausdrücke erkennen?