Variablen und Kontrollstrukturen

Variables and Control Structures

Natur und Technik Klasse 7 16 Aufgaben
InformatikProgrammierungAlgorithmen

x ← x + 7 ist keine falsche Gleichung, sondern ein Befehl: Die Kinder lernen die Variable als Speicherplatz mit wechselndem Wert, verfolgen Zuweisungen in einer Wertetabelle und sagen die Ausgabe von Verzweigungen, ZĂ€hl- und bedingten Schleifen voraus — einschließlich der Endlosschleife. Die dokumentierte Fehlvorstellung ist die mathematische Lesart des Gleichheitszeichens und die Variable als Schachtel, die mehrere Werte zugleich hĂ€lt (du Boulay 1986; Sorva 2013). Verbindet Informatik mit Mathematik (Terme mit Variablen, die Voraussetzung dieses Topics). Bereitet Flussdiagramme, Programme verfolgen in Klasse 9 und jedes weitere Programmieren vor.

Voraussetzungen (2)

EinfĂŒhrung in die Programmierung
Klasse 6
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Terme mit Variablen
Klasse 7
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Ermöglicht (3)

Algorithmen und Flussdiagramme
Klasse 7
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Grundlagen der objektorientierten Programmierung
Klasse 7
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Variablen, Zuweisung und Programmzustand
Klasse 9
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Leicht
Multiple Choice #1 20s ▶ Testen

Was ist eine Variable in der Programmierung?

  • ○ Ein fester Wert, der sich nie Ă€ndert
  • ● Ein benannter Speicherplatz, in dem ein Wert gespeichert und verĂ€ndert werden kann
  • ○ Ein Fehler im Programm
  • ○ Ein Befehl
Eine Variable ist wie ein beschrifteter BehÀlter: Sie hat einen Namen und kann einen Wert speichern. Der Wert kann wÀhrend des Programms verÀndert werden.
LĂŒckentext #2 15s ▶ Testen

In der Anweisung 'zahl ← 5' wird der Variablen 'zahl' der Wert ___ zugewiesen.

✓ Antwort: 5
Der Pfeil ← bedeutet 'Zuweisung': Der Wert 5 wird in der Variablen 'zahl' gespeichert. Ab jetzt enthĂ€lt 'zahl' den Wert 5, bis er ĂŒberschrieben wird.
Multiple Choice #3 15s ▶ Testen

Bei welchem Wert von temp gibt das Programm „Jacke an!“ aus? WENN temp < 10 DANN Ausgabe: 'Jacke an!'

  • ○ 15
  • ○ 10
  • ● 7
Die Anweisung wird nur ausgefĂŒhrt, wenn die Bedingung erfĂŒllt ist. 7 < 10 ist wahr, also erscheint „Jacke an!“. 10 < 10 ist falsch, denn 10 ist nicht kleiner als 10. Bei 15 ist die Bedingung ebenfalls falsch.
Multiple Choice #4 20s ▶ Testen

Was ist eine Schleife (Wiederholung) in der Programmierung?

  • ○ Ein Fehler, der sich wiederholt
  • ● Ein Programmteil, der mehrmals hintereinander ausgefĂŒhrt wird
  • ○ Ein Kommentar
  • ○ Eine Variable
Eine Schleife wiederholt einen Anweisungsblock mehrfach — entweder eine feste Anzahl von Malen oder solange eine Bedingung erfĂŒllt ist.
LĂŒckentext #5 15s ▶ Testen

Eine Folge von Anweisungen, die nacheinander ausgefĂŒhrt werden, nennt man eine ___.

✓ Antwort: Sequenz
Eine Sequenz ist die einfachste Programmstruktur: Anweisungen werden der Reihe nach von oben nach unten ausgefĂŒhrt.
Mittel
Multiple Choice #1 25s ▶ Testen

Was ist der Wert von x nach diesen Anweisungen? x ← 3 x ← x + 7

  • ○ 3
  • ○ 7
  • ● 10
  • ○ 37
Erst wird x auf 3 gesetzt. Dann wird x + 7 = 3 + 7 = 10 berechnet und das Ergebnis wieder in x gespeichert. Also ist x = 10.
Multiple Choice #2 25s ▶ Testen

Was gibt dieses Programm aus? zahl ← 8 WENN zahl > 5 DANN Ausgabe: 'groß' SONST Ausgabe: 'klein'

  • ○ klein
  • ● groß
  • ○ 8
  • ○ Nichts
Die Variable 'zahl' hat den Wert 8. Die Bedingung 8 > 5 ist wahr (DANN-Zweig wird ausgefĂŒhrt). Also wird 'groß' ausgegeben.
Multiple Choice #3 15s ▶ Testen

Was gibt dieses Programm aus? zahl ← 3 WENN zahl > 5 DANN Ausgabe: 'groß'

  • ○ groß
  • ● Nichts
  • ○ klein
Das ist eine einseitige bedingte Anweisung: Es gibt nur WENN-DANN, keinen SONST-Zweig. 3 > 5 ist falsch, also wird der DANN-Block ĂŒbersprungen und nichts ausgegeben. „klein“ kĂ€me nur heraus, wenn es einen zweiseitigen Block mit SONST Ausgabe: 'klein' gĂ€be.
Multiple Choice #4 15s ▶ Testen

Ein Roboter soll bis zur Wand fahren. Wie weit die Wand entfernt ist, weiß niemand vorher. Welche Schleife passt?

  • ○ WIEDERHOLE 10 MAL: fahre 1 Feld
  • ● WIEDERHOLE SOLANGE vorne frei: fahre 1 Feld
  • ○ WENN vorne frei: fahre 1 Feld
Eine ZĂ€hlschleife lĂ€uft eine feste Anzahl von Malen – 10 Felder können zu wenig oder zu viele sein. Eine einfache Verzweigung (WENN) prĂŒft nur einmal und fĂ€hrt höchstens ein Feld. Eine bedingte Schleife lĂ€uft, solange eine Bedingung wahr ist: Sie prĂŒft vor jedem Feld, ob vorne frei ist, und hĂ€lt genau an der Wand.
LĂŒckentext #5 30s ▶ Testen

Was ist der Wert von summe nach diesem Programm? summe ← 0 WIEDERHOLE 4 MAL summe ← summe + 3 Antwort: ___

✓ Antwort: 12
Die Schleife lÀuft 4 Mal. In jedem Durchlauf wird 3 zu summe addiert: 0+3=3, 3+3=6, 6+3=9, 9+3=12. Also ist summe = 12.
LĂŒckentext #6 35s ▶ Testen

Wie oft wird die Schleife ausgefĂŒhrt? x ← 1 WIEDERHOLE SOLANGE x < 5 x ← x + 1 Antwort: ___

✓ Antwort: 4
x startet bei 1. Durchlauf 1: x=2. Durchlauf 2: x=3. Durchlauf 3: x=4. Durchlauf 4: x=5. Jetzt ist x=5, die Bedingung x<5 ist nicht mehr wahr → die Schleife endet nach 4 DurchlĂ€ufen.
Multiple Choice #7 25s ▶ Testen

Was passiert bei einer Endlosschleife?

  • ○ Das Programm wird besonders schnell.
  • ● Die Schleife wird nie beendet, weil die Abbruchbedingung nie erfĂŒllt wird.
  • ○ Das Programm gibt eine Fehlermeldung aus.
  • ○ Die Schleife lĂ€uft genau einmal.
Eine Endlosschleife entsteht, wenn die Bedingung immer wahr bleibt. Z. B.: WIEDERHOLE SOLANGE x > 0, aber x wird nie verkleinert. Das Programm 'hÀngt sich auf'.
Multiple Choice #8 25s ▶ Testen

Welche drei grundlegenden Kontrollstrukturen gibt es in Algorithmen?

  • ○ Variablen, Konstanten, Ausgaben
  • ● Sequenz, Verzweigung (Bedingung), Wiederholung (Schleife)
  • ○ Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe
  • ○ Addition, Subtraktion, Multiplikation
Die drei Grundstrukturen sind: 1) Sequenz (Anweisungen nacheinander), 2) Verzweigung (WENN-DANN-SONST), 3) Wiederholung (Schleife). Mit diesen drei Bausteinen kann man jeden Algorithmus beschreiben.
Sortieren #9 40s ▶ Testen

Ordne die Programmzeilen so, dass das Programm die Zahlen 1 bis 5 ausgibt.

✓ Antwort: zahl ← 1, WIEDERHOLE SOLANGE zahl <= 5, Ausgabe: zahl, zahl ← zahl + 1
Zuerst wird die Variable initialisiert (zahl=1). Dann lÀuft die Schleife, gibt den aktuellen Wert aus und erhöht zahl um 1. Wenn zahl=6 ist, endet die Schleife.
Schwer
Multiple Choice #1 40s ▶ Testen

Was gibt dieses Programm aus? x ← 10 WIEDERHOLE SOLANGE x > 0 x ← x - 3 Ausgabe: x

  • ○ 0
  • ● -2
  • ○ 1
  • ○ 3
x startet bei 10. DurchlÀufe: x=7, x=4, x=1, x=-2. Jetzt ist x=-2 und x>0 ist nicht mehr wahr. Die Schleife endet. Ausgabe: -2.
Wahr / Falsch #2 30s ▶ Testen

Eine Wiederholung mit fester Anzahl kann immer durch eine Wiederholung mit Bedingung ersetzt werden.

✓ Wahr
Richtig! 'WIEDERHOLE 5 MAL' kann man als bedingte Schleife schreiben: i ← 0, WIEDERHOLE SOLANGE i < 5, i ← i + 1. Die ZĂ€hlschleife ist aber oft ĂŒbersichtlicher.