1. Algorithmen

Algorithmen sind – vereinfacht gesagt – Handlungsanweisungen zum Lösen von Problemen im Alltag und insbesondere in der Informatik.

Alltagsalgorithmen

Die Alltagsalgorithmen sind solche Handlungsanweisungen, die vom Mensch zum Problemlösen ausgeführt werden.

Alltagsalgorithmus »T-Shirt«

Das erste Beispiel ist der verbal – umgangssprachlich – beschriebene Alltagsalgorithmus »T-Shirt« zum Anziehen eines T-Shirts.

Um das T-Shirt anzuziehen, wird mit der linken Hand das untere Ende des T-Shirt festgehalten. Dann wird der rechte Arm durch den rechten Ärmel des T-Shirts gesteckt und anschließend der linke Arm durch den linken Ärmel. Danach wird das T-Shirt mit der linken Hand über den Kopf durch den Halsauschnitt gezogen. Zuletzt wird das T-Shirt noch nach unten gezogen.

Der Algorithmus kann in einem Struktogramm grafisch dargestellt[1] werden.

Bild 43
Abbildung 1: Struktogramm des Algorithmus »T-Shirt«

Der Algorithmus besteht aus der Grundstruktur Sequenz, die eine Aufeinanderfolge von fünf Anweisungen umfasst (im Struktogramm farblich rot hervorgehoben).

Übung

Aufgabe A1

Beschreibe verbal – umgangssprachlich – einen Alltagsalgorithmus »Trainingsjacke« zum Anziehen einer Trainingsjacke.

Stelle den Alltagsalgorithmus in einem Struktogramm dar.

Alltagsalgorithmus »WhatsApp«

Das zweite Beispiel ist der verbal – umgangssprachlich – beschriebene Alltagsalgorithmus »WhatsApp« zum Schreiben einer WhatsApp-Nachricht.

Um eine WhatsApp-Nachricht zu schreiben, wird die WhatsApp-App geöffnet. Danach wird in den Reiter »Chats« gegangen. Falls mit dem Empfänger der Nachricht bereits gechattet wurde, wird in der Chatliste der Kontakt gesucht. Ansonsten wird ein neuer Chat mit einem neuen Kontakt erstellt. In der Chatliste wird auf den gefundenen oder neuen Kontakt getippt. Danach wird in das Nachrichtenfeld getippt, um die Tastatur zu öffnen. Die Nachricht wird geschrieben. Dann wird auf den Sende-Button getippt, um die Nachricht zu senden. Abschließend wird der Chat geschlossen.

In der Abbildung 2 ist die grafische Darstellung des Alltagsalgorithmus in einem Struktogramm [1] zu sehen.

Bild 44
Abbildung 2: Struktogramm des Algorithmus »WhatsApp«

Der Algorithmus besteht aus den Grundstrukturen Sequenz und Selektion. Die Grundstruktur Selektion umfasst eine zweiseitige Einfachauswahl (im Struktogramm farblich rot hervorgehoben).

Übung

Aufgabe A2

Beschreibe verbal – umgangssprachlich – einen Alltagsalgorithmus »Handy« zum Führen eines Telefonats mit dem Handy.

Stelle den Alltagsalgorithmus in einem Struktogramm dar.

Alltagsalgorithmus »Fußgängerfurt«

Das dritte Beispiel ist der verbal – umgangssprachlich – beschriebene Alltagsalgorithmus »Fußgängerfurt« zum sicheren Überqueren der Fahrbahn an einer Fußgängerfurt mit Ampel.

Fußgänger dürfen an einer Fußgängerfurt mit Ampel die Fahrbahn nicht überqueren, solange die Ampel Rot anzeigt. Danach dürfen die Fußgänger die Fahrbahn überqueren, solange die Amplel Grün anzeigt.

In der Abbildung 3 ist die grafische Darstellung des Alltagsalgorithmus in einem Struktogramm [1] zu sehen.

Bild 45
Abbildung 3: Struktogramm des Algorithmus »Fußgängerfurt«

Der Algorithmus besteht aus den Grundstrukturen Sequenz und Zyklus. Die Grundstruktur Zyklus umfasst eine kopfgesteuerte und eine fußgesteuerte Schleife (beide im Struktogramm farblich rot hervorgehoben).

Übung

Aufgabe A3

Beschreibe verbal – umgangssprachlich – einen Alltagsalgorithmus »Teetasse« zum Zubereiten einer Tasse Tee mit Teebeutel.

Stelle den Alltagsalgorithmus in einem Struktogramm dar.

Übung

Aufgabe A4

An Algorithmen werden Anforderungen gestellt:

  1. Der Algorithmus hat einen identifizierenden Namen.
  2. Die Beschreibung des Algorithmus ist endlich.
  3. Jede Anweisung ist verständlich und eindeutig (präzise) beschrieben und dadurch ausführbar.
  4. Die Dauer der Ausführung des Algorithmus ist endlich und liefert die Lösung des Problems.
  5. Während der Ausführung des Algorithmus ist die Abfolge der Anweisungen eindeutig festgelegt.
  6. Der Algorithmus kann beliebig oft ausgeführt werden – bei gleichbleibenden Lösungen.

Prüfe, welche der Anforderungen 1. bis 6. welcher Alltagsalgorithmus a), b) und c) erfüllt.

a)
»T-Shirt«
b)
»WhatsApp«
c)
»Fußgängerfurt«
Übung

Aufgabe A5

Bildet Gruppen, in denen partnerschaftlich zusammengearbeitet wird.

  • Jede Gruppe überlegt sich einen Algorithmus, der ein Alltagsproblem löst (nicht zu einfach – nicht zu komplex) und der aus verschiedenen Grundstrukturen aufgebaut ist.
  • In jeder Gruppe wird der Algorithmus in einem Struktogramm dargestellt.
  • Jede Gruppe sucht sich eine benachbarte Gruppe aus.

    • Die Gruppe übergibt den im Struktogramm dargestellten Algorithmus der benachbarten Gruppe mit der Bitte herauszufinden, was für ein Alltagsproblem der Algortithmus löst und zurückzumelden, was herausgefunden wurde.
    • Die Gruppe lässt sich von der benachbarten Gruppe deren im Struktogramm dargestellten Algorithmus geben, versucht herauszufinden, was für ein Alltagsproblem deren Algorithmus löst und meldet der benachbarten Gruppe zurück, was herausgefunden wurde.
  • In jeder Gruppe wird sich untereinander über das Zurückgemeldete ausgetauscht.

Im Weiteren wird nicht mehr auf die vom Mensch ausfürbaren Alltagsalgorithmen eingegangen, sondern ausschließlich auf die vom Computer ausführbaren Informatik-Algorithmen.

  1. [1] Es gibt weitere Darstellungsformen des Alltagsalgorithmus.