Problemlösen, ein Einstieg nicht nur für die Informatik

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1 Fakultät Informatik Software und Multimedia Technik, Professur Didaktik der Informatik Problemlösen, ein instieg nicht nur für die Informatik Dresden,

2 Inhalt Definition von Problem und ufgabe Ziel des Problemlösens Herangehensweise an Probleme Definition lgorithmus Hilfsmittel zum Finden von lgorithmen Beispiele ufgaben TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 2

3 Definition von Problem und ufgabe in Problem ist eine nicht routinemäßig lösbare ufgabe. (nach L. Humbert) ine ufgabe dagegen ist mit bekannten Werkzeugen routinemäßig zu lösen. Schreiben Sie ein Programm zum Lösen linearer GLS in der Sprache C Bestimmen Sie die Nullstellen von y = 3x+4 TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 3

4 Ziel des Problemlösens Das Ziel der Problemlösestrategien in der Informatik ist es, eine allgemein gültige Verarbeitungsvorschrift für eine Klasse von Problemen zu finden. TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 4

5 Herangehensweise an Probleme Das Lösen eines Problems ist ein strukturierter Prozess. nalyse ntwurf eines Modells Implementierung Test und Kritik TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 5

6 Herangehensweise an Probleme ufwerfen eines Problems Problem verstehen Der Blick zurück ufstellen eines Planes usführen des Planes Lösung des speziellen Problems TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 6

7 Definition lgorithmus in lgorithmus ist eine Verarbeitungsvorschrift, die so präzise formuliert ist, dass sie auch von einer Maschine abgearbeitet werden kann. Jeder lgorithmus hat folgende igenschaften: ndliche Beschreibung (finit) kann mit endlich vielen Zeichen beschrieben werden ndliche Laufzeit (terminiert) führt nach endlich vielen Schritten zu einem rgebnis Reproduzierbare rgebnisse (Determiniertheit) gleiche ingangswerte liefern gleiche rgebnisse indeutige nweisungen (Determinismus) es gibt jeweils nur eine Möglichkeit, den lgorithmus weiter zu führen TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 7

8 Hilfsmittel zum Finden von lgorithmen Beschreibung mit Sprache Skizzen / blaufpläne Modularisierung TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 8

9 Hilfsmittel zum Finden von lgorithmen In der Mathematik In der Informatik gegeben (und gesucht) ingabe Lösung Verarbeitung ntwortsatz usgabe TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 9

10 Hilfsmittel zum Finden von lgorithmen := 5; := 5; IF (=4) ja nein Write( =4 ); Write( < >4); Ja =4? Nein Write( =4); Write( < >4); Struktogramm Flow-Chart TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 10

11 Hilfsmittel zum Finden von lgorithmen Modularisierung kann durch das Kapseln von Teilproblemen in einzelne kleinere Programmbausteine erreicht werden. Dazu haben Sie nutzerdefinierte Funktionen kennengelernt. function length(z : string) : integer; var begin end; i : integer; Name der Funktion Formale Parameter Datentyp des Rückgabewertes //nweisungen TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 11

12 Beispiel 1 Wie oft kommt der Buchstabe in folgendem Beispiel vor? HFGT TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 12

13 Beispiel 2 TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 13 F G F G F G H F G F G F G Wie oft kommt der Buchstabe in dem scharzen Rahmen vor? =? =? =?

14 Beispiel 3 - Caesar Chiffre Sie geht auf den römischen Feldherren Gaius Julius Cäsar zurück. Die Chiffrierung basiert auf einer Verschiebung der Buchstaben im lphabet um eine feste Zahl. Klar B C D F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Geheim M N O P Q R S T U V W X Y Z B C D F G H I J K L H LLO TMXX TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 14

15 ufgaben Zu Beispiel 2: rstellen Sie ein Programm, mit dem Sie die nzahl eines vorgegebenen Buchstaben, in einer gegebenen Zeichenkette ermitteln. Skizzieren Sie Ihre Überlegungen schriftlich. Zu Beispiel 3: Caesar-Chiffre rstellen Sie ein Programm, um einen Text zu verschlüsseln. ls Verschlüsselungsalgorithmus soll der vorgestellte Caesar -lgorithmus verwendet werden. Nutzen Sie dazu die Vorarbeiten aus Beispiel 2, und implementieren Sie die Verschiebung als Funktion. Skizzieren Sie Ihre Überlegungen vor der rbeit am PC schriftlich. Hinweis: Nutzen Sie die vorgefertigten Oberflächen! TU Dresden, Problemlösestrategien - Kay Strobach Folie 15