Strukturen, der Verfügbarkeit und Effizienz von Algorithmen sowie dadurch, wieweit sie theoretisch untersucht und ihre Eigenschaften bekannt sind. Die Auswahl und Anpassung geeigneter Repräsentationen ist daher eine wesentliche Aufgabe der kognitiven Musikforschung.

Viele Strukturmodelle von Musik sind hierarchisch aufgebaut. Dies gilt bereits für Hauptmanns verschachtelte Versfüße, die Schenkersche Analyse und auch die Perioden in Riemanns System. Die Zahl der möglichen Hierarchien zu einem Stück Musik ist normalerweise sehr groß, und es gilt, die musikalisch angemessenen von denen zu unterscheiden, die weniger sinnvoll sind. Man muß meist abwägen zwischen der Handhabbarkeit und Effizienz einerseits und der Flexibilität der Methoden andererseits.

Grammatiken beschreiben zulässige Strukturen in Form von Regeln. Die Anwendung von Regeln auf eine Folge von Eingabesymbolen, die terminalen Symbole, heißt parsen und führt durch Zusammenfassung terminaler Symbole zu nichtterminalen Symbolen, die nur in der Ableitung, nicht aber in der Eingabesequenz zulässig sind. Ein Beispiel sind die harmonischen Funktionen in einer Kadenz. Die nichtterminalen Symbole werden zu einer hierarchischen Struktur, dem sog. Ableitungsbaum, verknüpft. Dieser Ableitungsbaum spiegelt die grammatische Struktur der Eingabesequenz wider, so wie ein Text in Sätze, Sätze in Satzteile, Satzteile in Worte und Worte in Silben eingeteilt werden können. Grammatiken wurden intensiv erforscht, es gibt ausgereifte Algorithmen, aber sie sind in ihrer Flexibilität begrenzt. Beziehungen zwischen zwei Symbolen, die nicht darin bestehen, daß sie Teil eines übergeordneten Elements sind, lassen sich mit Grammatiken nicht direkt darstellen. Auch mehrdimensionale Eingaben lassen sich nicht bearbeiten. Aus diesem Grund wurden Ansätze mit weniger starken Einschränkungen entwickelt, wie z.B. mehrdimensionale Grammatiken, semantische Netze, Frames, Constraint-Netze.²¹

Der wichtigste Ansatz neben Grammatiken sind Constraints. Constraints bezeichnen die Randbedingungen, die bei der Suche nach Lösungen für eine Aufgabe in einem typischerweise großen Raum eingehalten werden müssen, z.B. Stimmführungsregeln im Tonsatz. Die Lösung kann dann bei diskreten Werten z.B. mit Backtracking gesucht werden. Constraints sind eine sehr flexible Form der Wissensrepräsentation, die z.B. von Langnickel zur automatischen Komposition im Stil Chopins benutzt wurde.²²

Es gibt sog. weiche Constraints, die Werte zwischen erlaubten und unerlaubten Zuständen zulassen. Als weiche Constraints kann man z.B. William Schottstaedts Umsetzung der Fuxschen Kontrapunktregeln ansehen.²³ Im Sinne eines Constraint-Netzes läßt sich auch der konnektionistische Quantisierer von Desain und Honing verstehen.²⁴ Die Suche nach Lösungen für Constraint-Probleme kann sehr aufwendig sein, weshalb z.B. für die musikalische Komposition auch heuristische Strategien verwendet werden, die nicht den gesamten