Programmieren & Algorithmen

Das Wichtigste kurz erklärt

Programmieren & Algorithmen in 4 Schritten – mit Beispielen.

1. Was ist ein Algorithmus?

   Ein Algorithmus ist eine genaue Schritt-für-Schritt-Anleitung, die zu einem Ziel führt – wie ein Rezept oder eine Bastelanleitung. Jeder Schritt muss eindeutig sein, und die Reihenfolge ist wichtig. Schreibt man einen Algorithmus so auf, dass ein Computer oder Roboter ihn ausführen kann, nennt man das ein Programm.

   Zähne putzen: 1. Zahnpasta auf die Bürste 2. Zähne putzen 3. Mund ausspülen

2. Befehle für den Roboter

   Ein Lernroboter versteht nur wenige Befehle. „vor“ heißt: ein Feld vorwärts in Blickrichtung. „rechts drehen“ und „links drehen“ heißen: auf der Stelle eine Vierteldrehung machen – der Roboter bleibt dabei auf seinem Feld. Wie auf einer Karte ist Norden oben, Osten rechts, Süden unten und Westen links.

   Rechts drehen geht im Uhrzeigersinn: Norden → Osten → Süden → Westen Merkhilfe: Nie Ohne Seife Waschen

3. Schleifen sparen Arbeit

   Wenn sich Befehle wiederholen, nutzt man eine Schleife: „Wiederhole 4-mal: vor“ ist kürzer, als viermal „vor“ zu schreiben. Beim Programmieren mit Befehlsblöcken steckst du die Befehle wie Puzzleteile untereinander. Der Computer führt sie von oben nach unten aus.

   Wiederhole 3-mal: vor, vor → Der Roboter fährt 6 Felder.

4. Bugs finden und beheben

   Ein Fehler im Programm heißt Bug – englisch für „Käfer“. Ein Computer macht immer genau das, was im Programm steht, auch wenn es falsch ist. Fehler suchen und beheben nennt man debuggen. Das gehört zum Programmieren dazu: testen, Fehler finden, verbessern, wieder testen.

Übungsaufgaben mit Lösungen

10 Beispielaufgaben aus diesem Thema – erst selbst überlegen, dann die Lösung aufklappen.

1. Was ist ein Algorithmus?

   • Aein besonders schneller Computer
   • Beine genaue Schritt-für-Schritt-Anleitung
   • Cein Spiel mit Robotern
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   Richtig: B – eine genaue Schritt-für-Schritt-Anleitung

   Ein Algorithmus beschreibt genau, welcher Schritt nach welchem kommt, bis das Ziel erreicht ist – wie ein Rezept oder eine Bastelanleitung.

2. Welcher Schritt in einem Rezept ist NICHT eindeutig?

   • AGib etwas Zucker dazu.
   • BRühre 2 Minuten lang.
   • CGib 100 g Zucker dazu.
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   Richtig: A – Gib etwas Zucker dazu.

   „Etwas“ kann ein Löffel oder eine ganze Tüte sein. Eindeutig sind Angaben mit Zahl und Einheit, zum Beispiel „100 g“ oder „2 Minuten“.

3. Was ist ein Programm?

   • Aein Algorithmus, den ein Computer ausführen kann
   • Bein Kabel, das den Computer mit Strom versorgt
   • Cein Bild auf dem Bildschirm
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   Richtig: A – ein Algorithmus, den ein Computer ausführen kann

   Ein Programm ist ein Algorithmus in einer Sprache, die der Computer oder Roboter versteht – zum Beispiel aus Befehlsblöcken.

4. Was macht der Befehl „vor“ bei einem Lernroboter?

   • AEr fährt immer ein Feld nach Norden.
   • BEr dreht sich einmal im Kreis.
   • CEr fährt ein Feld in seine Blickrichtung.
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   Richtig: C – Er fährt ein Feld in seine Blickrichtung.

   „vor“ heißt: ein Feld vorwärts – dorthin, wohin der Roboter gerade schaut. Schaut er nach Osten, fährt er nach Osten.

5. Der Roboter schaut nach Süden. Er führt aus: rechts drehen, rechts drehen, rechts drehen. Wohin schaut er jetzt?Antwort: Himmelsrichtung

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   Lösung: Osten

   Süden → Westen → Norden → Osten. Tipp: Dreimal rechts drehen ist dasselbe wie einmal links drehen.

6. Wie nennt man beim Programmieren einen Befehl, der andere Befehle mehrmals wiederholt? Tipp: So heißt auch das, was du beim Schuhebinden machst.Antwort: ein Wort

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   Lösung: Schleife

   Das ist eine Schleife. Sie läuft immer wieder im Kreis – so oft, wie es im Programm steht.

7. Ein Programm lautet: vor, vor, vor, vor, vor, vor. Welche Zahl gehört in „Wiederhole …-mal: vor“, damit das kürzere Programm dasselbe macht?Antwort: Zahl

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   Lösung: 6

   Das Programm hat 6-mal „vor“. Also: „Wiederhole 6-mal: vor“ – eine Schleife statt sechs gleicher Befehle.

8. Warum ist eine Verkehrsampel ein gutes Beispiel für eine Schleife?

   • AWeil eine Ampel nur ein einziges Mal am Tag umschaltet.
   • BWeil jede Ampel von einem Menschen mit der Hand geschaltet wird.
   • CWeil sich Rot, Rot-Gelb, Grün und Gelb ständig wiederholen.
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   Richtig: C – Weil sich Rot, Rot-Gelb, Grün und Gelb ständig wiederholen.

   Die Ampel zeigt ihre Farben immer in derselben Reihenfolge – wieder und wieder. Genau das macht eine Schleife in einem Programm.

9. Warum macht ein Roboter manchmal etwas anderes, als du wolltest?

   • AWeil Roboter Befehle nur manchmal richtig verstehen.
   • BWeil er genau das Programm ausführt – auch wenn es einen Fehler hat.
   • CWeil Roboter eigene Ideen haben und manchmal keine Lust auf Befehle haben.
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   Richtig: B – Weil er genau das Programm ausführt – auch wenn es einen Fehler hat.

   Ein Roboter denkt nicht mit. Er macht genau, was programmiert ist. Macht er etwas Falsches, steckt meist ein Bug im Programm – also suchen und verbessern!

10. Warum testet man ein Programm, bevor man es anderen gibt?

    • AWeil ein Programm beim ersten Start noch langsam ist.
    • BWeil ein Programm erst nach dem Testen gespeichert werden kann.
    • CWeil man so Bugs findet, bevor sie bei anderen Ärger machen.
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    Richtig: C – Weil man so Bugs findet, bevor sie bei anderen Ärger machen.

    Beim Testen zeigt sich, ob das Programm wirklich tut, was es soll. Fehler, die man selbst findet, kann man verbessern, bevor jemand anderes darüber stolpert.

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