Bearbeiten Sie die verschiedenen Aufgaben:

Grundlage für einen Algorithmus ist das EVA-Prinzip.

E steht für Eingabe. Eingaben können über von Benutzern die Tasten, die Maus oder den Touchbildschirm direkt gemacht werden. Es können aber auch Eingaben über Sensoren oder andere Computersysteme erfolgen. Kurz kann eine Eingabe über Nutzerinteraktion, externe Informationen oder Sensoreingaben erfolgen.

V steht für Verarbeitung. Die Eingaben werden verarbeitet, meist durchlaufen Sie ein Programm. Das Programm ist oft ein in Computersprache niedergeschriebener Algorithmus.

A für Ausgabe: Die Ausgaben erfolgen über den Bildschirm, einen Drucker oder das Senden der Ausgabeinformation an ein anderes System.

In diesem Kontext sollte nun eine Definition und die Eigenschaften eines Algorithmus folgen.

Damit Algorithmen befolgt (oder auch programmiert) werden können, müssen sie die folgenden Eigenschaften aufweisen:

Eindeutigkeit. Ein Algorithmus darf keine widersprüchliche Beschreibung haben. Diese muss eindeutig sein. Im Muffinsrezept müssen die Mengenangaben genau (nummerisch, in Gramm o.ä.) sein. Dies ist eine Schwierigkeit bei der Faltaufgabe. Der Text muss eindeutig sein.

Ausführbarkeit. Es darf im Algorithmus nie eine Stelle geben, die nicht ausführbar ist (durchlaufen werden kann). Der nächste Backschritt-, Faltschritt oder Rechenschritt muss klar definiert und „bearbeitbar“ (also ausführbar) sein.

Terminierung. Der Algorithmus muss ein Ende haben. Es darf lange dauern, aber es muss endlich sein, da sonst eine vollständige Bearbeitung (ein vollständiges Durchlaufen der Arbeitsanweisungen nicht möglich ist.)

Determiniertheit(Bedingtheit). Dies bedeutet in unserem Zusammenhang, dass ein Algorithmus bei gleichen Voraussetzungen stets das gleiche Ergebnis liefern muss. Er kann somit nicht einfach mit der gleichen Eingabe zwei verschiedene Ergebnisse ausgeben. Die Faltanleitung muss immer (mehr oder weniger genau) das gleiche Faltergebnis liefern.

Determinismus (Bestimmtheit). Es muss zu jedem Zeitpunkt während der Ausführung des Algorithmus nur eine Möglichkeit bestehen, den Algorithmus fortzusetzen. Als Leser bzw. ausführende Person (oder auch eine Maschine) eines Algorithmus darf man somit nie vor einer Wahl stehen.

Aufgabe G
Gegeben ist das folgende Diagramm (ein sogenanntes Aktivitätsdiagramm). Eine Spielfigur steht beim Pfeilsymbol im Labyrinth (Startposition).

1. Auf welchem Weg verlässt die Figur das Labyrinth, wenn Sie diesen Algorithmus nutzt? (Papierversionen des Labyrinths liegen bereit). Arbeiten Sie zu zweit.
2. Wie muss das Labyrinth oder die Startposition oder beides verändert werden, damit dieser Algorithmus nicht mehr zum Ausgang führt? Hierbei darf der Ausgang des Labyrinths nicht aufgehoben werden, was die triviale Antwort auf die Frage wäre.

Labyrinth	Aktivitätsdiagramm

Im Grundlagenfach Informatik werden Sie die zwei Programmiersprachen Python und die JavaScript kennenlernen. Als Erinnerung, HTML ist keine Programmiersprache. Python zeichnet sich durch die Einfachheit und Lesbarkeit, sowie der vielseitigen Anwendung in vielen Berufsfeldern, bei Forschern gleichwohl wie bei (Software-) Entwicklern.

Nice to know

Der niederländische Entwickler Guido van Rossum hat 1989 die Programmiersprache Python entwickelt, um eine Lernumgebung für Programmiersprachen mit einfacher Syntax und Lesbarkeit zu haben. Die durch diese Sprache geschulten Programmier-Kompetenzen sollten gleichzeitig auf andere Sprachen übertragen werden können. Guido van Rossum war ein Fan der britischen Komikertruppe Monty Python, daher der Name „Python“, weit weg von der gleichnamigen Schlage…
Weitere Informationen hier.

Um erste Erfahrungen mit der Programmiersprache Python zu machen, gibt es viele Möglichkeiten.
Wir werden dies mithilfe des Micro:bits (BBC micro:bits) tun. Dies ist eine Art Minicomputer, ein so genannter Einplatinencomputer, welcher 2015 von BBC (British Broadcasting Corporation) entwickelt wurde, um die Werkzeuge für eine bessere Schulbildung im Bereich der Informationstechnik bereitzustellen. Der Micro:bit kann über verschiedener Entwicklungsumgebungen programmiert werden.

Sie halten einen Micro:bit in den Händen, doch was genau ist dieses kleine Ding und was kann es alles? Hier eine Übersicht der Hardwarekomponenten.

Weitere technische Details dazu unter Hardwareinformationen

Mit dem Micro:bit kann mit verschiedenen Editoren gearbetiet werden. Wir werden mit dem Micro:bit Classroom Editor arbeiten, denn hier gibt es eine ziemlich nütliche API^*, die Verbindung zum Microbit funktioniert gut und der Editor ist einfach zu bedienen.
^* API heisst Application Programming Interface und ist eine Sammlung von Befehlen, Funktionen, vieles mehr, die zum Programmieren verwendet werden können.

Bevor wir mit dem Programmieren eines Microbits starten können ist eine Verbindung zwischen dem Computer und dem Micro:bit nötig. Im folgenden Auftrag ist beschrieben, wie dies gemacht werden soll.

https://classroom.microbit.org/ entweder über den Chrome- oder den Edge-Browser nutzen!

Zum Editor gelangen	Editor starten
Den Editor nutzen und die Arbeit sichern

Die folgenden Aufgaben sind der Schwierigkeit nach chronologisch geordnet, die Pflichtaufgaben und die Zusatzaufgaben sind jeweils als solche markiert. Die Aufgaben sollten so durchgearbeitet werden, dass auch die Lernfragen dazu umfassend beantwortet werden können. Ihre Lösungen zu den Aufgaben sollten Sie auch immer herunterladen und in einem dazu vorgesehenen Ordner speichern, um so nichts an Arbeit zu verlieren. Die kleinen Theorieblöcke bei den Aufgaben sollten jeweils aufmerksam durchlesen und während des Aufgabenlösens verarbeitet werden.

Ziele dieses Teils ist es, erste Erfahrungen im Programmieren in Python gemeinsam mit dem wichtigen Grundwissen zu den elementaren Programmierkonzepten zu machen. Es geht somit darum, nicht nur „auszuprobieren“, sondern die genannten Konzepte zu erkennen und selbst auch in einfacheren Beispielen zu verwenden.

Variablen haben in der Programmierung grosse Nützlichkeit, doch was genau ist eine Variable und wie kann diese genau verwendet werden?
Eine Variable ist wie ein Behälter, in dem Daten gespeichert werden können. Man kann sich eine Kiste vorstellen, in der etwas aufbewahrt werden kann und der Wert der Variable wäre somit der aufbewahrte Inhalt der Kiste.

kiste = 100

Der Wert wird einer Variablen durch das Gleichsetzen zugewiesen. Eine Zuweisung eines Werts an die Variable ist, wie wenn man einen Gegenstand in die Kiste legt.
Dies ist sehr unterschiedlich zur Mathematik. Das = ist nicht ein ist gleich sondern eher ein Wert einer Variablen zuweisen.
Im Beispiel ist eine Variable mit dem Namen kiste erstellt worden und in dieser Variablen wird der Wert 100 gespeichert. Jedes Mal, wenn nun die Variable kiste im Programm aufgerufen wird, ersetzt das Programm kiste durch 100.

kiste = 100 
kiste = 50 
kiste = 50 + kiste 

Im obigen Beispiel eines kurzen Programms, welches von oben links zeilenweise nach unten rechts durchlaufen wird, werden der Variablen kiste verschiedene Werte zugewiesen:

• Zuerst wird der Variablen kiste den Wert 100 zugewiesen,
• Dann wird die Variable kiste auf 50 gesetzt, der Wert 100 wird überschrieben und geht somit verloren.
• Die Variable kiste wird um 50 erhöht. Das ist so zu lesen, dass der neue Wert kiste gleich 50 plus dem alten Wert von kiste ist.

Wer beim Arbeiten mit dem Micro:bit Variablen verwendet möchte, kann dies auf ganz verschiedene Arten tun. Beispielsweise kann das folgende Programm ähnlich wie das Kisten-Beispiel für den Micro:bit programmiert werden:

kiste.py

from microbit import *
kiste=2
kiste=kiste * 3
display.scroll('KISTE=')
display.show(kiste)

In diesem Beispiel ist die Variable kiste zuerst auf 2 gesetzt, dieser Wert wird aber direkt in der nächsten Zeile verdreifacht und anschliessend auch angezeigt. 

Rechner1.py

#Rechner 1 
from microbit import *
from math import *
 
#Variablen definieren und einen Wert zuweisen
a=3
b=5 
#Display.scroll dient zum Anzeigen von Werten oder Text
display.scroll('a=')
display.scroll(a)
display.scroll('b=')
display.scroll(b)
display.scroll('a+b')
display.scroll(a+b)