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Informatik Sekundarstufe II

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Diese Seite wurde aktualisiert am 26.07.2019

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Startseite Qualifikationsphase Algorithmen
Startseite Qualifikationsphase Algorithmen Diese Seite wurde aktualisiert am 26.07.2019

Algorithmen

Algorithmen spielen in  unserer welt offenbar eine sehr wichtige Rolle. Fast täglich gibt es Zeitungsartikel und Radio- oder Fernsehbeitraäge, die sich mit den Chancen und Risiken von algorithmen-gesteuerten Vorgängen beschäftigen.
 
Was ist denn eigentlich ein Algorithmus?
Betrachten wir dazu ein Beispiel aus der Grundschul-Mathematik und fragen, was die Summe aus 24 und 17 ist. Dazu könnten wir in einer Tabelle nachschauen oder einen Experten befragen, um dann "für alle Ewigkeit" zu wissen, dass 24 + 17 = 41 ist.
 
Doch wann müssen wir genau diese Summe erneut berechnen? Das kommt sicher nur sehr selten, wenn nicht sogar nie wieder vor. Aber ähnliche Summen begenen uns fast täglich; und es wäre nicht sehr klug oder sogar unmöglich, die Ergebnisse aller denkbaren Summen auswendig zu lernen. Stattdessen lernten wir ein Verfahren kennen, mit dem wir alle möglichen (natürliche) Zahlen addieren können. dieses Verfahren
 
  • ist mit endlich vielen Worten beschreibbar
  • liefert in endlicher Zeit eindeutig das gewünschte Ergebnis
  • liefert unabhängig von veränderten Umgebungen bei gleichen Eingaben immer dasselbe Ergebnis
  • ist auf alle Sonderfälle anwendbar
Genau diese vier Kriterien sind es, die ein Verfahren zu einem Algorithmus machen.
 
Hier ist keine Rede davon, dass ein solcher Algorithmus von einem Computer auszuführen ist. Der Ausführende kann ein Mensch, ein Roboter, ein Auto, ein Staubsauger, ... sein.  Wichtig ist nur, dass dieser Ausführende den Algorithmus syntaktisch und semantisch akzeptiert und in endlicher Zeit ausführen kann.
 
In der Regel sind Algorithmen in gewissem Sinn universell. Das heisst, dass nicht nur ein einziges Problem ("Addiere 24 und 17"), sondern eine ganze Schar von gleichartigen Problemen gelöst werden kann ("Addiere die beiden natürlichen Zahlen x und y"). Der Algorithmus wird mit sogenannten Parametern gesteuert. Bei der Beschreibung des jeweiligen Algorithmus werden die Namen der Parameter als Stellvertreter für konkrete Werte benutzt; man sagt, dass es sich um formale Parameter handelt. Wird dann der Algorithmus tatsächlich benutzt, werden konkrete Werte für die Parameter angegeben. Man nennt sie aktuelle Parameter.
 
Der Algorithmus zur Addition zweiter natürlicher Zahlen könnte also dann den Namen addiere erhalten, und mit den formalen Parametern x und y arbeiten müssen. Das Ergebnis ist dann die Summe der beiden Zahlen x und y. Das könnte zu folgender Algorithmenbeschreibung führen:
Algorithmus addiere (Zahl x, Zahl y) → Zahl
Zweck: Die beiden Zahlen x und y werden addiert und deren Summe als Ergebnis bereitgestellt.
Bedingung: x und y sind natürliche Zahlen.
 
Viele Algorithmen erzeugen die gewünschte Lösung schrittweise, wobei verschiedene Strategien denkbar sind, die als fundamentale Ideen in der Informatik gelten. Sie werden in den folgenden Kapiteln näher untersucht.
 

Strategien

Es werden verschiedene Strategien thematisiert, die zur Lösung eines wohldefinierten algorithmischen Problems benutzt werden können.


 

Suchen und Sortiern

In diesem thematischen Schwerpunkt lernen Sie Sortierverfahren auf Arrays und Listen kennen, die deutlich schneller arbeiten, als die Standardverfahren, die in der Einführungsphase behandelt wurden. Darüber hinaus wird ein Algorithmus zum Suchen auf linearen Listen erarbeitet.

 

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