Inf12 - Lernbereich 3: Bäume (ca. 16 Std.): Unterschied zwischen den Versionen

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'''Kompetenzerwartungen:''' Die Schülerinnen und Schüler ...
 
'''Kompetenzerwartungen:''' Die Schülerinnen und Schüler ...
  
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* abstrahieren Daten verarbeitende Prozesse mit mehreren Eingaben und einer Ausgabe zu Funktionen.
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* modellieren geordnete Binärbäume zu verschiedenen Problemstellungen ihres Erfahrungsbereiches (z. B. digitales Wörterbuch), in denen eine effiziente Datenhaltung wichtig ist. Sie nutzen dabei das Konzept der Trennung von Struktur und Daten sowie das Entwurfsmuster Kompositum und erkennen die Wiederverwendbarkeit eines Entwurfsmusters.
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* modellieren die durch Funktionen ausgelösten Datenflüsse mithilfe von Datenflussdiagrammen.
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* entwickeln rekursive Algorithmen zur Verwaltung der Daten, die in einem Binärbaum gespeichert sind, insbesondere zur Traversierung eines Binärbaums sowie zum Einfügen und Suchen in einem geordneten Binärbaum, und wenden diese Algorithmen an konkreten Beispielen an.
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* entwickeln neue Funktionen durch Verkettung gegebener Funktionen. Sie wenden damit ein grundlegendes Konzept der funktionalen Modellierung an.
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* implementieren auf der Grundlage gegebener Modelle geordnete Binärbäume mithilfe einer objektorientierten Programmiersprache.
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* setzen zur automatisierten Datenverarbeitung Datenflussdiagramme und Funktionen in Formeln eines Tabellenkalkulationssystems um und überprüfen durch geeignete Eingaben Modell und Umsetzung.
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* vergleichen und bewerten geordnete Binärbäume und einfach verkettete Listen hinsichtlich der Anzahl der Schlüsselvergleiche bei Suchanfragen. Dabei wird ihnen bewusst, dass die Effizienz einer Suche insbesondere von der Struktur des geordneten Binärbaums abhängig ist.
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* lösen praxisnahe Aufgabenstellungen, beispielsweise aus dem kaufmännischen Bereich oder der Mathematik, sachgerecht durch Anwendung der funktionalen Sichtweise, realisieren ihre Lösung mit einem Tabellenkalkulationsprogramm und bewerten deren Qualität. Dabei nutzen sie grundlegende Möglichkeiten eines Tabellenkalkulationsprogramms, u. a. sinnvolle Nutzung von Adressierung und passende Gestaltung.
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* nutzen bei der Bearbeitung von alltagsnahen Anwendungssituationen (z. B. Speicherung und Verarbeitung von Personendaten) eine bereits implementierte Version eines geordneten Binärbaums und passen diese an die konkrete Aufgabenstellung an.
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* erläutern an konkreten Beispielen, wie Bäume, die keine geordneten Binärbaume sind, zur Lösung praxisrelevanter Aufgaben verwendet werden, z. B. Huffman-Baum zur Umsetzung einer Textkompression, Quad-Tree zur Flächenindizierung oder Hash-Baum zur Sicherstellung der Integrität von Daten.  
  
 
'''Inhalte zu den Kompetenzen:'''
 
'''Inhalte zu den Kompetenzen:'''
  
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* Tabellenkalkulationsprogramm: Tabellenblatt, Zelle, Formel, Funktion (auch vordefinierte Funktion), Zellbezug (relative und absolute Adressierung)
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* Baum: Wurzel, Knoten, Kante, Blatt, Pfad, Höhe, Ebene
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* Datenflussdiagramm: Repräsentation einer Funktion, Datenfluss, Ein- und Ausgabe, Verteiler
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* Binärbaum; Spezialfälle: vollständig, balanciert, entartet
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* Funktion: Interpretation als Daten verarbeitender Prozess, vordefinierte Funktionen (u. a. bedingte Funktion), Verkettung von Funktionen, Parameter
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* geordneter Binärbaum: Definition, Einfügen und Suchen von Elementen
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* Fachbegriffe: Formel, Zellbezug (relativ, absolut), Funktion, Datenflussdiagramm, Verteiler
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* Trennung von Struktur und Daten bzw. Inhalt
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* Entwurfsmuster Kompositum
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* Traversierungsstrategien im Binärbaum: Preorder, Inorder, Postorder
  
 
==Ergänzendes Unterrichtsmaterial==
 
==Ergänzendes Unterrichtsmaterial==

Version vom 20. April 2023, 22:30 Uhr

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Lehrplantext

Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler ...

  • modellieren geordnete Binärbäume zu verschiedenen Problemstellungen ihres Erfahrungsbereiches (z. B. digitales Wörterbuch), in denen eine effiziente Datenhaltung wichtig ist. Sie nutzen dabei das Konzept der Trennung von Struktur und Daten sowie das Entwurfsmuster Kompositum und erkennen die Wiederverwendbarkeit eines Entwurfsmusters.
  • entwickeln rekursive Algorithmen zur Verwaltung der Daten, die in einem Binärbaum gespeichert sind, insbesondere zur Traversierung eines Binärbaums sowie zum Einfügen und Suchen in einem geordneten Binärbaum, und wenden diese Algorithmen an konkreten Beispielen an.
  • implementieren auf der Grundlage gegebener Modelle geordnete Binärbäume mithilfe einer objektorientierten Programmiersprache.
  • vergleichen und bewerten geordnete Binärbäume und einfach verkettete Listen hinsichtlich der Anzahl der Schlüsselvergleiche bei Suchanfragen. Dabei wird ihnen bewusst, dass die Effizienz einer Suche insbesondere von der Struktur des geordneten Binärbaums abhängig ist.
  • nutzen bei der Bearbeitung von alltagsnahen Anwendungssituationen (z. B. Speicherung und Verarbeitung von Personendaten) eine bereits implementierte Version eines geordneten Binärbaums und passen diese an die konkrete Aufgabenstellung an.
  • erläutern an konkreten Beispielen, wie Bäume, die keine geordneten Binärbaume sind, zur Lösung praxisrelevanter Aufgaben verwendet werden, z. B. Huffman-Baum zur Umsetzung einer Textkompression, Quad-Tree zur Flächenindizierung oder Hash-Baum zur Sicherstellung der Integrität von Daten.

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • Baum: Wurzel, Knoten, Kante, Blatt, Pfad, Höhe, Ebene
  • Binärbaum; Spezialfälle: vollständig, balanciert, entartet
  • geordneter Binärbaum: Definition, Einfügen und Suchen von Elementen
  • Trennung von Struktur und Daten bzw. Inhalt
  • Entwurfsmuster Kompositum
  • Traversierungsstrategien im Binärbaum: Preorder, Inorder, Postorder

Ergänzendes Unterrichtsmaterial

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