Lernfeld 8 · Prüfung Teil 2

Algorithmen und Kontrollstrukturen

Algorithmen, Struktogramm und Programmablaufplan, Folge, Verzweigung, Schleifen und typische Such- und Rechenverfahren.

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Darum geht es

Ein Algorithmus ist eine eindeutige, endliche Folge von Schritten, die bei gleichen Eingaben das gleiche Ergebnis liefert. Jedes Programm lässt sich aus drei Grundstrukturen bauen: Folge, Verzweigung und Wiederholung. Bei der kopfgesteuerten Schleife wird die Bedingung vor dem Durchlauf geprüft, bei der fußgesteuerten danach, sodass der Körper mindestens einmal läuft. Die Zählschleife durchläuft einen festen Bereich mit einer Schrittweite.

Vor dem Programmieren beschreibt man den Ablauf mit einem Struktogramm nach Nassi-Shneiderman oder einem Programmablaufplan. So lassen sich Fehler im Ablauf früh erkennen und mit dem Auftraggeber abstimmen.

In industriellen Programmen kommen bestimmte Verfahren immer wieder vor: Mittelwerte und gleitende Mittelwerte zum Glätten von Messwerten, Suche nach Höchst- und Tiefstwerten, Grenzwertvergleiche und Suchverfahren. Die binäre Suche halbiert den Bereich bei jedem Vergleich und braucht für 1000 sortierte Werte höchstens 10 Vergleiche. Endlosschleifen entstehen, wenn sich die Bedingung nie ändert.

Das solltest du dir merken

Folge, Verzweigung und Wiederholung genügen für jedes Programm.
Die fußgesteuerte Schleife läuft mindestens einmal.
Binäre Suche braucht etwa log2(n) Vergleiche.
Beim Höchstwert mit dem ersten Listenelement starten, nicht mit 0.

Formeln

Summe einer Zählschleife über k · i: $s = k \cdot \frac{n \cdot ( n + 1 )}{2}$
Arithmetischer Mittelwert: $x ˉ = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} x_{i}$

Typische Fehler in der Prüfung

Bei Schleifengrenzen „<“ und „<=“ verwechselt.
Kopf- und fußgesteuerte Schleife verwechselt.
Startwert 0 für die Höchstwertsuche bei negativen Messwerten.

Tipps aus der Werkstatt

Schleifen in der Prüfung: Schreib dir eine kleine Tabelle mit den Werten der Laufvariable und der Summe je Durchlauf. So siehst du sofort, ob die Grenze mit „<“ oder „<=“ einmal mehr oder weniger zählt.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Algorithmen und Kontrollstrukturen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Informations- und Systemtechnik, Lernfeld 8 (Softwaremodule industrieller Systeme entwickeln und dokumentieren). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.