commit a1d94bafae0184f7a99dfe56709665197f556670 Author: mark Date: Mon Jul 28 17:18:13 2025 +0200 add 00 (notes from monday) diff --git a/00.md b/00.md new file mode 100644 index 0000000..bfb8ad0 --- /dev/null +++ b/00.md @@ -0,0 +1,105 @@ +## Größenvergleiche zwischen Mengen + +- $A \geq B \iff \exists f : A \to B \text{ mit } f \text{ surjektiv }$ +- $A \leq B \iff \exists f : A \to B \text{ mit } f \text{ injektiv }$ +- $A = B \iff \exists f : A \to B \text{ mit } f \text{ bijektiv }$ + +## Cantors Diagonalargument + +## $\mathcal P(\mathbb N)$ ist überabzählbar, also $| \mathcal P(\mathbb N) | = | \mathbb R |$ + +# Berechenbarkeit + +- Undefiniert (meist: hält nicht) = gibt keinen wert: $\perp$ +- Nicht Berechenbar = gibt einen Wert aber keinen weg dorthin, wir wissen halt z.B. dass $x \in B$ +- Partiell = mind. 1 eingabe undefiniert +- Nicht Berechenbar = mind. für 1 Eingabe ist die Ausgabe nicht berechenbar + +# Turingmaschine + +Gerne zeiger auf startposition zurückstellen + +**Turing-Berechenbar** $\implies$ Berechenbar + +Nach **Church-Turing-*These***: Berechenbar $\implies$ Turing-Berechenbar + +**TM-Definition** immer aufschreiben: Septupel $(\text{Zustandsmenge}, \text{Eingabealphabet}, \text{Arbeitsalphabet}, \delta \text{funktion}, z_0, \square, \text{Akzeptierende Zustände})$ + +- die ersten 4 sind müde (EEEP) → 3× endlich, 4. ist partiell. +- $z_0 \in \text{Akzeptierende Zustände}$ ist valide, **Akzeptieren $\neq$ Halten** +- Anfangszustand des Bands besteht aus Eingabealphabet und Blanks, kann von TM auf ganzes Arbeitsalphabet erweitert werden +- Turing-Maschine **hält gdw. $\delta(\dots) = \perp$, also Undefiniert** +- Ausgabe steht meist auf Band, `bool` können aber auch als "liegt letzter zustand in Akzeptierenden Zuständen?" dargestellt werden +- $\delta : (\text{Zustandsmenge}, \text{Arbeitsalphabet}) \to (\text{Arbeitsalphabet}, \{ L, N, R \}, \text{Zustandsmenge})$ (Reihenfolge may be different, me didnt verify | TODO) + +## Konfiguration + +- Alphabets-Elemente links vom Zeiger + Aktueller Zustand + Elemente am und rechts vom Zeiger + + bzw: Alphabets-Elemente links vom Zeiger + Aktueller Zustand + Zeigersymbol + Elemente rechts vom Zeiger + + ignoriere blanks links/rechts vom "letzten" non-blank + +## Gleichmächtige TMs + +- Zweiband mit 1 oder 2 Zeiger(n) +- Nur Einseitig Unendlich +- Always-Moving (nur L und R, kein N) +- TM auf Eingabealphabet $\{ 0, 1 \}$ + +# Berechnungsmodelle + +Primitiv-Rekursiv = LOOP < GOTO = WHILE = TM = µ-Rekursiv + +## LOOP + +Syntax: + +- $x_i := x_j \{+,-\} c$ (NOTE: $x_i := x_j + 0$ $4-6=0$, d.h. **saturating subtraction bei LOOP, WHILE, und GOTO**) +- $P_1 ; P_2$ +- $\text{LOOP } x_i \text{ DO } P \text{ END}$ +- no $\text{IF}$ + +jedes LOOP-programm berechnet eine **totale** funktion, d.h. es gibt kein $\perp$ (LOOP $\implies$ total) + +Konventionen: + +- Variablen sind by default $0$ +- Eingaben sind $x_1, x_2, \dots$ +- Ausgabe ist $x_0$ + +## Primitiv Rekursiv + +Definition: + +- Nullfunktion $null(n) = 0$ +- Nachfolgerfunktion $succ(n) = n + 1$ +- Projektionen $id(n) = n, id_2(n,m) = m, \dots$ +- Kompositionen $f(a, g(b))$ (ohne rekursion) + + PR-Aufgebaute Funktionen $f(a, b, c) = g(i(a), j(b))$ +- **Rekursive Aufrufe** sind möglich, aber **nur**: $f(a, b, c) = f(a-1, b, c)$ (für $a > 0$) + + Dabei gibt es Basisfall $g(b, c)$ für $a = 0$ und Rekursionsfall $h(f(a-1, b, c), a-1, b, c)$ + +ES IST SO SKUFFED DEFINIERT, MACH IMMER! EIN LOOP PROGRAMM + +## µ-Rekursiv + +Zusatz zur Definition der Primitiv Rekursiven Funktionen: + +$\mu f (a, b, c) = \min \{ n \vert f(n, a, b, c) = 0 \text{ und } f(m, a, b, c) \text{ definiert für alle } m < n \}$, \ +d.h. probier alle $n \in \mathbb N_0$ in aufsteigender Reihenfolge bis $f(n, \dots) = 0$, dann return $n$, sonst keep searching. If $f(n, \dots) \neq 0$, dann ist $\mu f (\dots)$ undefiniert, also $\perp$ + +## WHILE / GOTO + +WHILE ist wie LOOP, aber statt LOOP +mit $\text{WHILE } x_i \neq 0 \text{ DO } P \text{ END}$. + +GOTO ist wie LOOP, aber statt LOOP +mit Sprüngen $\text{GOTO } M_i$ und $\text{IF } x_i = c \text{ THEN GOTO } M_i$, und der Stopanweisung $\text{HALT}$. + +Man kann jedes WHILE-Programm mit in eines mit nur *einem* WHILE-Loop umschreiben, \ +und jedes GOTO-Programm in eines mit nur einem *Rück*sprung umschreiben. + +µ-Rekursive (= WHILE/GOTO) Funktionen sind *nicht immer* total, können aber total sein. + +## Universelle TM + +Es existieren Universelle TMs, Universelle WHILE- und GOTO-Programme, die jegliches WHILE-/GOTO-Programm ausführen können