Algorithmen und Flussdiagramme

Algorithms and Flowcharts

Natur und Technik Klasse 7 29 Aufgaben
InformatikAlgorithmen

Ein Algorithmus ist eindeutig, endlich und ausfĂŒhrbar — ein Kochrezept fast, aber nicht ganz. Die Kinder zeichnen AblĂ€ufe als Flussdiagramm (Rechteck fĂŒr Anweisung, Raute fĂŒr Bedingung, Pfeile fĂŒr die Reihenfolge), ĂŒbersetzen sie in Pseudocode und wĂ€hlen die passende Kontrollstruktur fĂŒr eine Aufgabe (gerade oder ungerade? Verzweigung; 1 bis 100 addieren? Schleife). Dokumentierte Schwierigkeit: Schleifen-Bedingungen, die einmal zu oft oder zu wenig laufen. Die Geschichte von Ada Lovelace, die 1843 das erste Programm fĂŒr eine nie gebaute Maschine schrieb, ist der historische Haken. Bereitet Programme verfolgen und Algorithmen-Effizienz vor.

Voraussetzungen (2)

Variablen und Kontrollstrukturen
Klasse 7
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Grundlagen der Algorithmik
Klasse 6
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Ermöglicht (1)

Funktionen und DatenflĂŒsse
Klasse 9
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Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Was ist ein Algorithmus?

  • ○ Ein Computerprogramm
  • ● Eine eindeutige, endliche Folge von Schritten zur Lösung eines Problems
  • ○ Eine Programmiersprache
  • ○ Ein GerĂ€t
Ein Algorithmus ist eine klare, endliche Handlungsvorschrift. Er muss eindeutig sein (jeder Schritt ist klar definiert), endlich (er kommt zu einem Ende) und ausfĂŒhrbar (jeder Schritt ist durchfĂŒhrbar).
Multiple Choice #2 20s ▶ Testen

Welche Form hat eine Bedingung (Verzweigung) in einem Flussdiagramm?

  • ○ Rechteck
  • ● Raute (Rhombus)
  • ○ Kreis
  • ○ Pfeil
Im Flussdiagramm steht die Raute fĂŒr eine Entscheidung/Bedingung. Von ihr gehen zwei Pfade ab: einer fĂŒr 'ja/wahr' und einer fĂŒr 'nein/falsch'.
Multiple Choice #3 15s ▶ Testen

Welche Form hat eine Anweisung (Verarbeitung) in einem Flussdiagramm?

  • ○ Raute
  • ● Rechteck
  • ○ Oval
  • ○ Dreieck
Anweisungen und Verarbeitungsschritte werden im Flussdiagramm als Rechtecke dargestellt. Start und Ende werden als Ovale (abgerundete Rechtecke) dargestellt.
LĂŒckentext #4 15s ▶ Testen

In einem Flussdiagramm wird der Start und das Ende durch ein ___ (abgerundetes Rechteck) dargestellt.

✓ Antwort: Oval
Start und Ende eines Algorithmus werden im Flussdiagramm durch Ovale (abgerundete Rechtecke) dargestellt. Darin steht 'Start' bzw. 'Ende'.
Wahr / Falsch #5 15s ▶ Testen

In einem Flussdiagramm zeigen Pfeile die Reihenfolge an, in der die Schritte ausgefĂŒhrt werden.

✓ Wahr
Richtig! Die Pfeile verbinden die Symbole und zeigen die Ablaufrichtung an. Man folgt den Pfeilen von Start bis Ende.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Was beschreibt ein Flussdiagramm besonders gut?

  • ○ Die Farben eines Programms
  • ● Den Ablauf eines Algorithmus mit Verzweigungen und Schleifen
  • ○ Die Hardware eines Computers
  • ○ Die GrĂ¶ĂŸe einer Datei
Flussdiagramme sind grafische Darstellungen von Algorithmen. Sie zeigen besonders ĂŒbersichtlich, wie der Ablauf verzweigt (Bedingungen) und wo Schleifen sind (RĂŒckpfeile).
Wahr / Falsch #7 15s ▶ Testen

Ein Kochrezept ist ein Beispiel fĂŒr einen Algorithmus aus dem Alltag.

✓ Wahr
Richtig! Ein Kochrezept ist eine Folge von Anweisungen (Schritten), die zu einem Ergebnis (dem Gericht) fĂŒhrt. Es kann auch Bedingungen enthalten ('falls der Teig zu trocken ist...').
Karteikarte #8 15s ▶ Testen

Welche Kontrollstruktur zeichnet man im Flussdiagramm als Raute?

✓ Antwort: Verzweigung
In der Raute steht eine Ja/Nein-Frage; aus ihr fĂŒhren zwei Pfeile heraus — je einer fĂŒr „ja" und „nein".
Karteikarte #9 15s ▶ Testen

Was steht im Flussdiagramm in einem Rechteck?

✓ Antwort: eine Anweisung
Ein Rechteck ist ein einzelner Arbeitsschritt, zum Beispiel „x ← x + 1".
Karteikarte #10 15s ▶ Testen

WofĂŒr steht im Flussdiagramm das abgerundete Rechteck (Oval)?

✓ Antwort: Start oder Ende
Jedes Flussdiagramm hat genau einen Start; ein Algorithmus muss irgendwo enden.
Karteikarte #11 20s ▶ Testen

Aus welchen drei Kontrollstrukturen lÀsst sich jeder Algorithmus bauen?

✓ Antwort: Sequenz, Verzweigung, Wiederholung
Karteikarte #12 20s ▶ Testen

Was macht ein Programm bei einer Sequenz?

✓ Antwort: Anweisungen werden der Reihe nach ausgefĂŒhrt
Karteikarte #13 20s ▶ Testen

Welche Kontrollstruktur: Anweisungen werden der Reihe nach ausgefĂŒhrt?

✓ Antwort: Sequenz
Karteikarte #14 20s ▶ Testen

Was macht ein Programm bei einer Verzweigung?

✓ Antwort: eine Bedingung entscheidet, welcher Weg ausgefĂŒhrt wird
Karteikarte #15 20s ▶ Testen

Welche Kontrollstruktur: eine Bedingung entscheidet, welcher Weg ausgefĂŒhrt wird?

✓ Antwort: Verzweigung
Karteikarte #16 20s ▶ Testen

Was macht ein Programm bei einer Wiederholung?

✓ Antwort: Anweisungen werden mehrmals ausgefĂŒhrt
Karteikarte #17 20s ▶ Testen

Welche Kontrollstruktur: Anweisungen werden mehrmals ausgefĂŒhrt?

✓ Antwort: Wiederholung
Mittel
Multiple Choice #1 25s ▶ Testen

Welche Eigenschaft muss ein Algorithmus NICHT unbedingt haben?

  • ○ Eindeutigkeit
  • ○ Endlichkeit
  • ● Geschwindigkeit
  • ○ AusfĂŒhrbarkeit
Ein Algorithmus muss eindeutig (jeder Schritt klar definiert), endlich (er terminiert) und ausfĂŒhrbar (jeder Schritt kann durchgefĂŒhrt werden) sein. Geschwindigkeit ist wĂŒnschenswert, aber keine Pflichtbedingung.
Multiple Choice #2 25s ▶ Testen

Ein Algorithmus soll prĂŒfen, ob eine Zahl gerade oder ungerade ist. Welche Kontrollstruktur braucht man?

  • ○ Nur eine Sequenz
  • ● Eine zweiseitige bedingte Anweisung (WENN-DANN-SONST)
  • ○ Eine Schleife
  • ○ Gar keine Kontrollstruktur
WENN die Zahl durch 2 teilbar ist DANN 'gerade' SONST 'ungerade'. Man braucht eine Verzweigung, weil es zwei mögliche Ausgaben gibt.
Multiple Choice #3 25s ▶ Testen

Du sollst einen Algorithmus schreiben, der die Zahlen von 1 bis 100 addiert. Welche Kontrollstruktur ist am sinnvollsten?

  • ○ Nur eine Sequenz von 100 Additionsschritten
  • ● Eine Schleife (Wiederholung) mit einem ZĂ€hler von 1 bis 100
  • ○ 100 Verzweigungen
  • ○ Gar keine Kontrollstruktur
Eine Schleife ist ideal fĂŒr Wiederholungen. Man zĂ€hlt von 1 bis 100 und addiert in jedem Durchlauf den aktuellen ZĂ€hler zur Summe. Das ist viel kĂŒrzer als 100 einzelne Anweisungen.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Was ist Pseudocode?

  • ○ Ein echter Programmiercode
  • ● Eine informelle, sprachĂ€hnliche Beschreibung eines Algorithmus, die keine exakte Programmiersprache ist
  • ○ Ein verschlĂŒsselter Code
  • ○ Ein Fehlercode
Pseudocode beschreibt einen Algorithmus in allgemeinverstÀndlicher Sprache, ohne sich an die exakte Syntax einer Programmiersprache zu halten. Er ist leichter lesbar als Programmcode.
Sortieren #5 40s ▶ Testen

Ordne die Schritte zum Lösen eines Problems mit einem Algorithmus in die richtige Reihenfolge.

✓ Antwort: Das Problem verstehen und analysieren, Den Lösungsweg planen und in Teilschritte zerlegen, Den Algorithmus als Flussdiagramm oder Pseudocode beschreiben, Den Algorithmus als Programm umsetzen, Das Programm testen und Fehler beheben
Erst das Problem verstehen, dann planen, dann den Algorithmus beschreiben, dann programmieren, dann testen. Diesen systematischen Ansatz nennt man 'strukturiertes Problemlösen'.
Multiple Choice #6 25s ▶ Testen

Was bedeutet 'einen Algorithmus effizient gestalten'?

  • ○ Ihn möglichst lang schreiben
  • ● Unnötige Schritte vermeiden und Wiederholungen durch Schleifen ersetzen
  • ○ Möglichst viele Variablen verwenden
  • ○ Möglichst viele Bedingungen einfĂŒgen
Ein effizienter Algorithmus kommt mit wenigen Schritten zum Ergebnis. Statt 100 gleiche Zeilen zu schreiben, nutzt man eine Schleife. Unnötige Berechnungen werden vermieden.
Multiple Choice #7 25s ▶ Testen

Welchen Vorteil hat ein Flussdiagramm gegenĂŒber Pseudocode?

  • ○ Es ist immer kĂŒrzer.
  • ● Es zeigt den Ablauf grafisch und macht Verzweigungen und Schleifen besonders ĂŒbersichtlich.
  • ○ Es ist eine echte Programmiersprache.
  • ○ Es kann nur von Computern gelesen werden.
Flussdiagramme sind visuell: Man sieht auf einen Blick, wo Entscheidungen getroffen werden (Rauten) und wo Schleifen sind (RĂŒckpfeile). Das erleichtert das VerstĂ€ndnis komplexer AblĂ€ufe.
LĂŒckentext #8 20s ▶ Testen

Wenn in einem Flussdiagramm ein Pfeil von einem spĂ€teren Schritt zurĂŒck zu einem frĂŒheren Schritt fĂŒhrt, stellt das eine ___ dar.

✓ Antwort: Schleife
Ein RĂŒckwĂ€rtspfeil im Flussdiagramm zeigt, dass bestimmte Schritte wiederholt werden — das ist eine Schleife (Wiederholung). Die Schleife endet, wenn die Bedingung in der Raute nicht mehr erfĂŒllt ist.
Multiple Choice #9 25s ▶ Testen

Welches Alltagsproblem eignet sich gut, um es mit einem Algorithmus zu lösen?

  • ○ Ein Gedicht schreiben
  • ● Das grĂ¶ĂŸte Element in einer Liste finden
  • ○ Ein Bild malen
  • ○ Einen Freund trösten
Das Finden des grĂ¶ĂŸten Elements ist ein klar definiertes Problem mit eindeutigen Schritten: Gehe jedes Element durch, vergleiche es mit dem bisherigen Maximum. Kreative oder emotionale Aufgaben sind schwerer algorithmisch zu lösen.
Karteikarte #10 20s ▶ Testen

Die Zahlen von 1 bis 100 sollen addiert werden. Welche Kontrollstruktur braucht man?

✓ Antwort: Wiederholung
Dieselbe Anweisung (summe ← summe + i) lĂ€uft hundertmal — eine ZĂ€hlschleife statt hundert einzelner Zeilen.
Karteikarte #11 20s ▶ Testen

Ein Roboter soll bei Rot stehen bleiben und sonst fahren. Welche Kontrollstruktur braucht man?

✓ Antwort: Verzweigung
Eine Bedingung („Ist die Ampel rot?") entscheidet zwischen zwei Wegen — eine zweiseitige Verzweigung.
Schwer
LĂŒckentext #1 40s ▶ Testen

Folgender Algorithmus berechnet die Summe der geraden Zahlen von 2 bis 10: summe ← 0, zahl ← 2 WIEDERHOLE SOLANGE zahl <= 10 summe ← summe + zahl zahl ← zahl + 2 Was ist der Wert von summe am Ende? Antwort: ___

✓ Antwort: 30
Die geraden Zahlen 2, 4, 6, 8, 10 werden addiert: 2+4=6, 6+6=12, 12+8=20, 20+10=30. Also ist summe = 30.