Inf13 - Lernbereich 3: Formale Sprachen und Automaten (ca. 24 Std.): Unterschied zwischen den Versionen

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'''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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* untersuchen formale Sprachen aus ihrem Alltag (z. B. Autokennzeichen, E-Mail-Adressen, Gleitkommazahlen) und formulieren Regeln, nach denen die Menge der Wörter der jeweiligen Sprache gebildet wird.
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* modellieren die durch Funktionen ausgelösten Datenflüsse mithilfe von Datenflussdiagrammen.
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* definieren Grammatiken zur Erzeugung formaler Sprachen. Für geeignete Grammatiken verwenden sie zur Notation der Produktionsregeln insbesondere die Erweiterte Backus-Naur-Form (EBNF) und Syntaxdiagramme.
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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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* entwerfen zum Erkennen regulärer Sprachen endliche Automaten.
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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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* implementieren deterministische endliche Automaten zur automatisierten Überprüfung der Zugehörigkeit von Wörtern zu einer regulären Sprache.
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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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* erläutern das Konzept des Nichtdeterminismus bei Automaten anhand geeigneter Beispiele.
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* erläutern anhand von Beispielen wie beliebig tief geschachtelten Klammerausdrücken, dass es Sprachen gibt, die nicht regulär sind. Damit wird ihnen bewusst, dass für die automatisierte Verarbeitung von nicht regulären Sprachen, wie z. B. höheren Programmiersprachen, das Modell des endlichen Automaten nicht ausreicht.
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* beschreiben das Modell der Turingmaschine und erläutern anhand von Beispielen ihre Funktionsweise bei der Erkennung von Sprachen.
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* entwerfen Turingmaschinen für einfache Beispiele Turing-erkennbarer Sprachen.  
  
 
'''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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* formale Sprache als Menge von Wörtern über einem Alphabet: Zeichen, Alphabet (Zeichenvorrat), Wort (Zeichenkette), Syntax, Semantik
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* Datenflussdiagramm: Repräsentation einer Funktion, Datenfluss, Ein- und Ausgabe, Verteiler
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* Grammatik: Terminal, Nichtterminal, Produktionsregel, Startsymbol
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* Funktion: Interpretation als Daten verarbeitender Prozess, vordefinierte Funktionen (u. a. bedingte Funktion), Verkettung von Funktionen, Parameter
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* Notation formaler Sprachen: u. a. Syntaxdiagramm und Erweiterte Backus-Naur-Form (EBNF)
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* Fachbegriffe: Formel, Zellbezug (relativ, absolut), Funktion, Datenflussdiagramm, Verteiler
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* Ableitung eines Wortes einer formalen Sprache als Folge von Regelanwendungen; Ableitungsbaum
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* endlicher Automat: Zustandsmenge, Eingabealphabet, Zustandsübergang, Startzustand, Endzustand, Fehlerzustand (Fangzustand); reguläre Sprache
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* Automat: deterministisch, nichtdeterministisch
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* Turingmaschine: Zustandsmenge, Eingabealphabet, Bandalphabet, Zustandsübergang, Konfiguration; Turing-erkennbare Sprache
  
 
==Ergänzendes Unterrichtsmaterial==
 
==Ergänzendes Unterrichtsmaterial==

Aktuelle Version vom 20. April 2023, 22:43 Uhr

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Lehrplantext

Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler ...

  • untersuchen formale Sprachen aus ihrem Alltag (z. B. Autokennzeichen, E-Mail-Adressen, Gleitkommazahlen) und formulieren Regeln, nach denen die Menge der Wörter der jeweiligen Sprache gebildet wird.
  • definieren Grammatiken zur Erzeugung formaler Sprachen. Für geeignete Grammatiken verwenden sie zur Notation der Produktionsregeln insbesondere die Erweiterte Backus-Naur-Form (EBNF) und Syntaxdiagramme.
  • entwerfen zum Erkennen regulärer Sprachen endliche Automaten.
  • implementieren deterministische endliche Automaten zur automatisierten Überprüfung der Zugehörigkeit von Wörtern zu einer regulären Sprache.
  • erläutern das Konzept des Nichtdeterminismus bei Automaten anhand geeigneter Beispiele.
  • erläutern anhand von Beispielen wie beliebig tief geschachtelten Klammerausdrücken, dass es Sprachen gibt, die nicht regulär sind. Damit wird ihnen bewusst, dass für die automatisierte Verarbeitung von nicht regulären Sprachen, wie z. B. höheren Programmiersprachen, das Modell des endlichen Automaten nicht ausreicht.
  • beschreiben das Modell der Turingmaschine und erläutern anhand von Beispielen ihre Funktionsweise bei der Erkennung von Sprachen.
  • entwerfen Turingmaschinen für einfache Beispiele Turing-erkennbarer Sprachen.

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • formale Sprache als Menge von Wörtern über einem Alphabet: Zeichen, Alphabet (Zeichenvorrat), Wort (Zeichenkette), Syntax, Semantik
  • Grammatik: Terminal, Nichtterminal, Produktionsregel, Startsymbol
  • Notation formaler Sprachen: u. a. Syntaxdiagramm und Erweiterte Backus-Naur-Form (EBNF)
  • Ableitung eines Wortes einer formalen Sprache als Folge von Regelanwendungen; Ableitungsbaum
  • endlicher Automat: Zustandsmenge, Eingabealphabet, Zustandsübergang, Startzustand, Endzustand, Fehlerzustand (Fangzustand); reguläre Sprache
  • Automat: deterministisch, nichtdeterministisch
  • Turingmaschine: Zustandsmenge, Eingabealphabet, Bandalphabet, Zustandsübergang, Konfiguration; Turing-erkennbare Sprache

Ergänzendes Unterrichtsmaterial

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