Algorithmen 2 - Bausteine von Algorithmen

Auftrag

Über diesem Auftrag findest du vier verschiedene Niki-Programme, die alle in der nebenstehenden Niki-Welt ausgeführt werden.

Beschreibe, was die vier Programme in der Niki-Welt bewirken.
Erläutere, worin sich die Programme unterscheiden und was sie gemeinsam haben.
Erläutere, was die Ausführung der vier Programme bei der folgenden Niki-Welt bewirkt.
Welches Programm hältst du für das beste? Begründe deine Antwort.

Mögliche Lösung

Alle Programme bewirken dasselbe: Niki nimmt die beiden Gegenstände auf und bleibt vor der Mauer stehen.
Das erste Programm enthält 5 Anweisungen, die hintereinander ausgeführt werden.
Das zweite Programm enthält zwei Schleifen, die ineinander verschachtelt sind. Die innere Schleife bewegt Niki zum nächsten Feld, auf dem ein Gegenstand liegt. Anschließend wird der Gegenstand aufgenommen. Die äußere Schleife wiederholt diese Anweisungen zweimal, da zwei Scheiben aufgehoben werden wollen.
Das dritte Programm enthält eine Schleife, die solange ausgeführt wird, wie sich vor Niki kein Hindernis befindet. Innerhalb der Schleife geht Niki einen Schritt vor und nimmt dann einen Gegenstand auf, falls das Feld belegt ist.
1. Programm: Niki geht vor, nimmt den ersten Gegenstand auf, dann geht er zwei Schritte vor. Dann hält das Programm mit einem Fehler an, weil der Befehl "nimm auf" nicht ausgeführt werden kann, weil kein Gegenstand auf dem Feld liegt.
2. Programm: Niki nimmt die ersten beiden Gegenstände auf und bleibt dann stehen.
3. Programm: Niki läuft bis zur Mauer und nimmt auf seinem Weg alle Gegenstände auf.
4. Programm: Niki läuft bis zur Mauer und nimmt auf seinem Weg alle Gegenstände auf.
Das dritte und das vierte Programm funktionieren für unterschiedliche Niki-Welten und sind daher besser als die ersten beiden. Das vierte Programm ist leichter verständlich als das dritte, weil es einen eigenen Befehl enthält.

Du weißt schon, dass Programme Algorithmen sind, die von einem Computer ausgeführt werden können. Nik-Programme werden aus verschiedenen Bausteinen zusammengesetzt. Es sind nur wenige Bausteine erforderlich, um viele Programme für die Lösung unterschiedlicher Probleme zu schreiben.

Bausteine von Algorithmen

Algorithmen sind Handlungsanweisungen zur Lösung eines Problems. Ein Algorithmus besteht aus mehreren Anweisungen, die hintereinander ausgeführt werden. Eine Folge von Anweisungen heißt eine Sequenz.

Soll eine Sequenz von Anweisungen wiederholt werden, verwendet man eine Wiederholungs-Anweisung. Eine Wiederholungs-Anweisung heißt Schleife.

Mit einer Fallunterscheidung können Anweisungen unter einer bestimmten Bedingung ausgeführt werden. Eine Fallunterscheidung heißt Verzweigung.

Algorithmen bestehen aus den Bausteinen Sequenz, Schleife und Verzweigung.

Fasst man mehrere Anweisungen unter einem Namen zusammen, hat man einen Teilalgorithmus erstellt. Ein Teilalgorithmus heißt Modul. Wenn man einen Algorithmus zu einem gegebenen Problem entwickeln will, ist es sinnvoll, das Problem in Teilprobleme zu zerlegen und für diese Module jeweils einen Algorithmus zu entwickeln. Dieses Verfahren der Algorithmusentwicklung nennt man Modularisierung oder schrittweise Verfeinerung.

Kreuze die Programme an, die eine Sequenz enthalten

Programm 1

Programm 2

Programm 3

Programm 4

Kreuze die Programme an, die eine Schleife enthalten

Programm 1

Programm 2

Programm 3

Programm 4

Kreuze die Programme an, die eine Verzweigung enthalten

Programm 1