Programmierpraktikum

Computerpraktikum Wintersemester 2026/2027

Allgemeines

Eine exemplarische Modulbeschreibung:

Zielgruppe:

• Bachelor-Studiengänge Mathematik, Finanz- und Witschaftsmathematik im 5. Semester
• Master-Studiengänge
• MINT-Studiengänge
• Diplom Mathematik

Einführungsveranstaltung

Termin der Auftaktveranstaltung:

• Freitag, 16. 10. 2026 um 09.15 in der C46.733 (alt: 2/39/733) in Präsenz.

Inhalt des Praktikums

• selbstständiges Bearbeiten einer Aufgabenstellung am Computer unter Anleitung eines Betreuers,
• Bei Programmieraufgaben ist in der Regel (mit Ausnahmen) keine spezielle Programmiersprache vorgeschrieben.
• Die Einarbeitung in bisher unbekannte Sprachen und Themen kann Bestandteil des Praktikums sein.
• Programm und Ergebnisse sind schriftlich zu dokumentieren.

Zeitraum

• ein Semester, Gesamtarbeitsaufwand bis ca. 180 Stunden

Abschluss

• Abgabe eines schriftlichen Belegs beim Betreuer, siehe dazu auch die unten stehenden Hinweise.

Aufgaben

• frei ... Aufgabe ist frei und kann bearbeitet werden
• vergeben ... Aufgabe ist vergeben und in Bearbeitung

  Nr.	Status	Thema	Betreuer
  1	frei	Scripte zur Konvertierung von LaTeX-Bildern Es sollen Scripte (z.B. in Python) entwickelt werden, die vorhandene, mittels psfrag erzeugte LaTeX-Bilder in TikZ umwandeln.	F. Göring
  2	frei	Vergleich und Weiterentwicklung von Rang-1-Gitter-Algorithmen in Python Im Rahmen dieses Praktikums sollen bestehende Implementierungen ausgewählter Rang-1-Gitter-Verfahren vergleichend untersucht und weiterentwickelt werden.	F. Taubert D. Potts
  3	frei	Numerische Transformation auf Rang-1-Gittern in trigonometrischen Basen Ziel dieses Praktikums ist es, Implementierungen auf zwei weitere klassische Basen zu übertragen: die halbperiodische Cosinus-Basis (DCT) und die Sinus-Basis (DST).	F. Taubert D. Potts
  4	frei	Multi-Class Kleinste Quadrate und Support Vector Machines Klassifizierung von Datenpunkten mit mehr als 2 Klassen.	F. Nestler
  5	frei	Schnelle Algorithmen zur Matrix-Vektor-Multiplikation Vergleich von zwei verschiedenen Zugänge zur schnellen Matrix-Vektor-Multiplikation mit voll besetzten Matrizen	D. Potts
  6	frei	Erstellung eines Multilayer Autoren-Graphen Es geht darum aus Artikeln einer bestimmten Zeitschrift Autoren, Teilnehmer und Beiträge einer bestimmten Konferenz zu filtern und diese in einen Multilayer-Graph zu übertragen. Programmiersprache wäre Python.	M. Stoll
  7	frei	Centralities für Multilayer-Graphen Hier sollen verschiedene Multilayer Centratilies in Python implementiert und deren Performance verglichen werden.	M. Stoll
  8	frei	Wie wird das Wetter Entwicklung eines Programms zur Analyse großskaliger atmosphärischer Strömungsmuster mit Bezug zur Wettervorhersage. Auf Grundlage meteorologischer Daten sollen Rossby-Wellen und der Jetstream visualisiert werden.	F. Bertrand
  9	frei	Shoot 'Em up Programmierung eines 2D-Sidescroller-Game im klassischen Look	R. Unger
  10	frei	Wer hat, der kann ;-) Umsetzung eines von Ihnen mitgebrachten Problems mit den Bedingungen Das Problem ist zur Umsetzung im Computerpraktikum geeignet Es fällt in etwa in mein Fach/Interessengebiet, so dass ich es betreuen kann Dies kann also erst nach detaillierter Absprache starten, aber durchaus für alle Beteiligten interessant werden.	R. Unger
  11	frei	Mikrocontroller Alles rund um Mikrocontroller-Programmierung, speziell mit avr-gcc auf Attiny/Atmega oder arm-gcc auf ARM Plattformen wie STM32F1xxx, STM32 F4xxx oder RP2040 (Pi-Pico). Wir nutzen NICHT die Arduino-IDE ;-)	R. Unger
  12	vergeben	Portfoliosimulation Adaptive Simulation zur Effizienzkurve eines Portfolios	D. Uhlig R. Unger
  13	frei	Auswertung von Summen orthogonaler Funktionen auf der Kreisscheibe Es sollen Funktionen auf der Kreisscheibe B2 approximiert werden. Als Ansatz wird die Funktion als Reihe über Basisfunktionen dargestellt.	P. Schröter
  14	frei	Simulation von stochastischen Prozessen In R, Julia, Python oder Matlab sollen verschiedene stochastische Prozesse simuliert und visualisiert werden, etwa das Gesetz der Großen Zahlen, der zentrale Grenzwertsatz parametrische stochastische Prozesse	A. Pichler D. Uhlig
  15	frei	Regression With Kernels Untersuchungen an Zeitreihen	A. Pichler
  16	frei	Simulation stochastischer Prozesse https://www.tu-chemnitz.de/mathematik/fima/public/LecturesAndMaterials/stochasticDifferentialEquation.pdf	A. Pichler
  17	frei	Forecasting With Kernels https://www.tu-chemnitz.de/mathematik/fima/public/LecturesAndMaterials/TimeSeriesWithRKHSKernels.pdf	A. Pichler
  18	frei	Forecasting Future Values From Time Series Data https://www.tu-chemnitz.de/mathematik/fima/public/LecturesAndMaterials/TimeSeriesWithKernels.pdf	A. Pichler
  19	frei	Simulations involving the multivariate normal distribution https://www.tu-chemnitz.de/mathematik/fima/public/LecturesAndMaterials/SimulationMultivariateNormal.pdf	A. Pichler
  20	frei	Portfoliooptimization https://www.tu-chemnitz.de/mathematik/fima/public/LecturesAndMaterials/PortfolioOptimization.pdf	A. Pichler
  21	frei	Minimalflächen Implementierung der Darstellungsformel von Weierstraß	P. Reiter
  22	frei	Untersuchung parametrisierter Flächen Visualisierung von Flächenkurven	P. Reiter
  23	frei	Biomass Estimation in Controlled Agriculture Environments	S. Neumayer
  24	frei	Programmierung eines LSMR Solver für eine Deep Inverse Library Für die deep inverse library soll ein LSMR solver programmiert werden. Es gibt ein Python-Template dazu: https://github.com/rfeinman/pytorch-minimize/blob/main/torchmin/lstsq/lsmr.py Hier gibt es noch den aktuellen Stand des least squares moduls in deep inverse, den verwandten minres (der hier auf die normal equation angewendet wird), den kann man auch als Referenz nehmen: https://github.com/deepinv/deepinv/blob/main/deepinv/optim/utils.py	S. Neumayer

  Empfehlungen und Hinweise

  Das Computerpraktikum lässt sich grob in vier Phasen einteilen:

  1. Algorithmenentwurf

  Zunächst gilt es, die Aufgabe zu verstehen und in einzelne Lösungsschritte zu zerlegen. Sinnvoll sind dazu folgende Fragestellungen
  • Welche Teilaufgaben/Unterprogramme gibt es?
  • Welche Algorithmen kommen für die Teilaufgaben in Frage?
  • Welche Algorithmen gibt es, etwa in Büchern?
  • Warum haben Sie dann Ihre(n) Algorithmus gewählt?

  2. Programmieren

  Zur Lösung Ihrer Aufgabe gilt es, vor Beginn der Implementierung
  • Das Programm zu strukturieren und modular zu gestalten
  • So weit nicht vom Betreuer vorgegeben, verwenden Sie die Programmiersprache Ihrer Wahl
  • Es kann nützlich sein, sich nach existierenden Lösungen insbesondere für Teilprobleme, umzuschauen

  3. Testen

  Ein häufig unterschätzter Abschnitt ist das Testen.
  • Funktioniert Ihr Programm?
  • Vergleichen Sie mit eventuell vorhandenen Programmen
  • Schreiben Sie Test-Fälle sowohl für den positiven Fall, als auch welche, bei denen Sie (bestimmte) Fehlermeldungen erwarten
  Selbst wenn der Abschnitt hier kurz ist, ist dieser Abschnitt üblicherweise zeitintensiv

  4. Bericht

  Ziel des Berichtes ist, dass ein/e Studierende/r Ihres Semesters nach dem Lesen das Programm verwenden kann und weiß, wozu es verwendet werden kann. Überlegen Sie vorher, was Sie beim Leser als bekannt voraussetzen können. Eine mögliche Gliederung ist etwa
  • Problemstellung
  • Algorithmus, sowie Entscheidungen aus Abschnitt 1
  • Zuverlässigkeit, Grenzen (etwa in der numerischen Genauigkeit)
  • Resultate und Interpretation
  • Offene Probleme und Fragestellungen
  Zu Resultaten gehört etwa ein Testlauf mit Laufzeitangaben, die auch Hardware, Betriebssystem, sowie Eingabedaten umfassen. Es gilt, das Experiment reproduzierbar zu beschreiben.

  Der Bericht sollte derart verfasst sein, dass alle Schritte nachvollziehbar sind und er als Grundlage des nächsten Praktikums dienen kann.

  Es empfiehlt sich, in LaTeX zu schreiben. Bei Algorithmen, Code, Ideen und Ansätzen aus anderen Quellen, denken Sie bitte daran, die Quellen mit anzugeben.

  Sonstiges

  • Eine ältere aber noch immer aktuelle Kurzanleitung zum Computerpraktikum:comp_prakt.pdf
  • Achten Sie bitte auf Lesbarkeit des Programmcodes,
    alternativ reichen Sie Ihr Praktikum beim The International Obfuscated C Code Contest und hoffen auf einen Gewinn ;-)