Modellierung und Design Patterns 1

Studienorganisation

Studiensemester:  1

Moduldauer:  2 Semester

Turnus:  Wintersemester, jährlich

Schwerpunkt:  Studienschwerpunkt Medien-Programmierung

Modultyp:  Pflichtveranstaltung Studienschwerpunkt Medienprogrammierung

Lehrform:  Vorlesung/Labor

Sprache:  Deutsch

Kompetenzen/Lernziele 

Anhand der Analyse konkreter Anwendungen können Sie Anforderungen an formale Repräsentationen definieren, geeignete Repräsentationsformalismen ausgewählen und relevante Aspekte der Problemstellung modellieren. Sie wenden abstraktes mathematisches Denken zur Analyse und Klassifikation von Problemen und bei der Entwicklung kreativer Lösungen an. Sie können Diagramme gezielt zur Präsentation Ihrer Modellierung einsetzen. Sie können die Struktur und das Verhalten relevanter Ausschnitte des Verhaltens eines Softwaresystems mittels der UML-Notation spezifizieren und dokumentieren.

Inhalte 

Komplexe Softwaresysteme bilden für ein konkretes Anwendungsproblem relevante Ausschnitte der realen Welt ab. Sie beruhen auf formalen Modellen. Diese erfassen beobachtete Phänomene in Datenstrukturen und bilden das Verhalten dynamischer Systeme in Algorithmen nach. Beispiele sind ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning), mit denen Unternehmen den optimalen Einsatz ihrer Ressourcen in Geschäftsabläufen planen. Dafür sind alle relevanten Ressourcen und betrieblichen Abläufe zu erfassen.

Formale Modelle ermöglichen:

• die Repräsentation von Wissen und Beobachtungen,
• die Begriffs- und Theoriebildung zur Beschreibung komplexer dynamischer Systeme,
• die Entwicklung von Hypothesen und experimentelle Bestätigung sowie
• die Vorhersage künftiger Entwicklungen.

Die Veranstaltung analysiert an einer Reihe konkreter Beispielen:

• das Verhalten komplexer dynamischer Systeme,
• stellt Möglichkeiten zur Repräsentation von Wissen in formalen Systemen vor,
• stellt formale Kalküle zur Vorhersage des zukünftigen Verhaltens komplexer dynamischer Systeme vor,
• präsentiert formale Sprachen zur exakten Beschreibung von Modellen und
• stellt Diagramme zum einfacheren Verständnis der in formalen Repräsentationen modellierten Ausschnitte der Welt sowie der Vorhersage-Ergebnisse der formalen Kalküle dar.

Vorlesung:

• Modellierungsformalismen
  • Mengen, Folgen, Potenzmengen, Relationen und Funktionen
  • Graphen, Bäume
  • Prädikatenlogik
• Operationalisierung mathematischer Modelle durch Daten- und Programmstrukturen
  • Mengen, Tupel, Relationen und Funktionen
  • Mengenbildung
  • Fallunterscheidung
• Modellierung von Dingen und deren Eigenschaften
  • Begriffsfelder
  • Begriffe, Terminologien,
  • Ober- / Unterbegriffe, Ontologien
  • Klassifikation
• Modellierung dynamischer Prozess und Aktionen
  • Zustände
  • Reiz-, Reaktionsmuster
  • endliche Automaten
    • deterministische endliche Automaten
    • Kellerautomaten
    • nichtdeterministische / propabilistische endliche Automaten
  • Entscheidungsbäume
  • Planung mit Operatoren
  • Regeln und Regelsysteme
  • Petrinetze
• Modellierungsprachen
  • Synatx, Semantik
  • Unified Modelling Language (UML)

Arbeitsaufwand

2 SWS, 2,5 Creditpoints (CP)

30 h Präsenzstudium, 45 h Eigenstudium

Prüfung

Art der Prüfung:  Prüfungsleistung

Prüfungsform:  Zusammen mit Modellierung und Design Patterns 2

Literatur 

• U. Kastens und H. Kleine Bühning: Modellierung - Grundlagen und formale Methoden. Carl Hanser Verlag, 2. Auflage (2008)
• D.W. Hoffmann: Theoretische Informatik. Carl Hanser Verlag, 2. aktualisierte Auflage (2011)

Verantwortliche Dozenten

Modulverantwortliche(r):  Prof. Dr.-Ing. Knut Hartmann

Dozent(in):  Prof. Dr.-Ing. Knut Hartmann