Zum Inhalt springen

Informatik · Klasse 1–8 · aktualisiert

Eigenschaften von Algorithmen einfach erklärt

Du lernst, Schrittregeln zu prüfen: Sind sie machbar und klar? Stehen der Weg und das Ergebnis fest? Hören sie auf?

0 von 9 Aufgaben gelöst

Eigenschaften von Algorithmen einfach erklärt

Kurz gesagt

Du prüfst, ob eine Schrittregel machbar und klar ist und ob sie endet. Auch ihr Text und ihr Platz zum Merken zählen dazu. Beim Wort Algorithmus fordern manche Erklärungen ein Ende des Ablaufs, andere nicht.

Ein Algorithmus ist eine Regel, die dir Schritte vorgibt. Eigenschaften sind Merkmale, an denen du diese Regel prüfst. Für unsere ausgedachten Aufgaben nutzen wir einen gedachten Helfer. Er kann sehen, zählen und Dinge umlegen und wird nicht müde.

Deine Lernziele

Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Termi das Ziel für dich ab.

4 Abschnitte

Ein Rezept gibt Schritte vor. Auch daran kannst du Eigenschaften prüfen.

Finitheit bedeutet Endlichkeit. Der Regeltext muss ein Ende haben. Dazu kommt der Speicherplatz: Das ist der Platz für alles, was sich der Helfer merkt. Zu jeder Zeit darf er nur endlich viel davon brauchen. Endlich heißt: Die Menge lässt sich zu Ende zählen. Der Speicherbedarf darf beim Weiterarbeiten wachsen.

Ausführbarkeit heißt: Der Helfer kann den geforderten Schritt tatsächlich machen. Dafür müssen auch die nötigen Dinge da sein.

Die Wirkung ist das, was ein Schritt verändert. Effektivität heißt hier: Diese Wirkung ist klar festgelegt. Das Wort meint hier nicht, dass der Helfer schnell arbeitet.

Terminierung heißt: Die Regel hält nach endlich vielen Schritten an. Das muss bei jedem erlaubten Start gelten. Der Start ist das, was vor dem ersten Schritt da ist und gilt.

Das Wort Algorithmus wird verschieden gebraucht. Manche Erklärungen verlangen, dass ein Algorithmus anhält. Andere nennen auch Regeln ohne Ende so. Darum prüfen wir das Anhalten extra.

Definition

Ausführbarkeit

Ein Schritt ist ausführbar, wenn der Helfer ihn mit seinen Fähigkeiten und den vorhandenen Dingen machen kann.

Beispiel: Ausgedachtes Rezept für einen Rosinenteller

  1. 1Vor dem Helfer liegen eine Rosine und ein leerer Teller.
  2. 2Die Regel lautet: Lege die Rosine auf den Teller. Halte an.
  3. 3Der Helfer kann beide Schritte machen. Das Ablegen bringt die Rosine auf den Teller.
  4. 4Der Text ist kurz. Der Helfer muss sich nur wenig merken. Nach dem Ablegen hält er an.

Merke: Machbar, klar und schnell sind verschiedene Dinge. Eine klar beschriebene Handlung kann zum Beispiel scheitern, weil etwas fehlt.

Teste dich

LeichtEin leerer Teller steht bereit. Eine Rosine fehlt. Die Regel sagt: Lege eine Rosine auf den Teller. Was trifft auf diesen Start zu?

Alles auf einen Blick

Eigenschaften von Algorithmen

  • Endlichkeit

    Der Text hat ein Ende. Der nötige Platz zum Merken ist zu jeder Zeit endlich. Er darf weiterwachsen.

  • Ausführbarkeit

    Der Helfer kann den Schritt machen. Die nötigen Dinge sind da.

  • Effektivität

    Es steht klar fest, was der Schritt bewirkt. Das sagt nichts über sein Tempo.

  • Terminierung

    Der Ablauf hält bei jedem erlaubten Start nach endlich vielen Schritten an.

  • Determinismus

    Der nächste Schritt steht fest. Eine genaue Anweisung kann eine freie Wahl aufheben.

  • Determiniertheit

    Bei gleichem Start kommt dasselbe Ergebnis heraus. Wir betrachten hier Regeln, die anhalten. Verschiedene Wege sind möglich.

Musteraufgabe · Schritt für Schritt

Ein ausgedachtes Rezept mit Papierkreisen prüfen

  1. 1Erlaubt ist dieser Start: Ein großer und ein kleiner Papierkreis liegen neben einer leeren Schachtel.
  2. 2Der Helfer kann beide Kreise hineinlegen.
  3. 3Die Regel lautet: Lege den großen Kreis in die Schachtel. Lege danach den kleinen Kreis hinein. Halte an.
  4. 4Ausführbarkeit: Beide Kreise sind da. Der Helfer kann die geforderten Schritte machen.
  5. 5Effektivität: Jeder Legeschritt bringt den genannten Kreis in die Schachtel. Seine Wirkung ist klar.
  6. 6Finitheit: Der Text hat ein Ende. Der Helfer muss sich nur merken, welcher Schritt folgt.
  7. 7Terminierung: Nach den beiden Legeschritten hält der Helfer an. Damit endet die Regel beim erlaubten Start.
  8. 8Am Ende liegen beide Kreise in der Schachtel.

Fehler finden

Prüfe die Regel mit der Glocke In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.

Lückentext

Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.

Auf dem Tisch liegt kein Papier. Der Helfer soll ein Blatt vom Tisch nehmen. Dieser Schritt ist . Die ganze nächste Regel lautet: Winke und fange wieder von vorn an. Damit ist ihr Regeltext . Bei einer weiteren Regel darfst du zuerst das Herz oder zuerst den Mond in die Schachtel legen. Der nächste Schritt ist damit .

Karteikasten

Erst selbst überlegen, dann umdrehen.

Übung mit Feedback

Abschluss-Check: Eigenschaften von Algorithmen

LeichtEin Stern aus Papier und ein leeres Blatt liegen bereit. Der Helfer kann den Stern umlegen. Der Schritt lautet: Lege den Stern auf das Blatt. Was meint Effektivität hier?
MittelZwei Lampen leuchten. Der Helfer kann sie ausschalten. Er soll beide ausschalten und anhalten. Er darf wählen, mit welcher er anfängt. Als Ergebnis zählt, welche Lampen noch leuchten. Was gilt?
SchwerDie Regel darf mit einem oder zwei Sternen starten. Bei einem Stern hält sie an. Bei zwei Sternen läuft sie ohne Ende. Ist die Regel terminierend?

Weiterlesen in Informatik