Schleifen

Eine Anweisung der Art “Rühre den Teig so lange, bis keine Klumpen mehr zu sehen sind” ist eine typische Art der Wiederholung, wie sie auch in den allermeisten Algorithmen zu finden ist. Eine Operation oder Folge von Operationen, in diesem Fall das Rühren, wird so lange wiederholt, bis ein gewisses Kriterium erfüllt ist. Sollen bestimmte Anweisungen mehrmals hintereinander ausgeführt – sprich iteriert – werden, so spricht man von Schleifen.

Ist die Anzahl der Schleifen im Vorhinein bekannt, so spricht man von Zählschleifen. Ein Beispiel hierfür wäre die Anweisung “Füge 10 Eier zum Teig hinzu.” Oftmals lässt sich das jedoch nicht sagen, sodass das Beenden einer Wiederholungsschleife an eine Bedingung geknüpft ist. Wird die Bedingung nicht erfüllt, so befindet sich der Algorithmus in einer sogenannten Endlosschleife. Ob die Bedingung erfüllt ist, wird entweder vor jedem Durchlauf der Anweisungsfolge oder danach überprüft. Der erste Fall wird als Wiederholung mit Anfangsbedingung oder kopfgesteuerte Schleife bezeichnet, der zweite als Wiederholung mit Endbedingung oder fußgesteuerte Schleife. Wichtig hierbei ist, dass bei Wiederholungen mit Endbedingung die zugehörigen Anweisungen immer mindestens einmal ausgeführt werden, wohingegen sie bei Wiederholung mit Anfangsbedingungen auch gar nicht ausgeführt werden können.

Im Unterricht lassen sich Schleifen sehr leicht einführen, da sie direkt das Wiederholen von Anweisungen erlauben und das den Schülerinnen und Schülern beim Programmieren als Erleichterung der Arbeit nahegebracht werden kann. In nachfolgender Szene 3 - Teil 1: Einführung von Schleifen ist das mit zwei Beispielen umgesetzt: einmal das Wiederholen eines Schultags und einmal als Wiederholung des Bewegungsmusters der Schildkröte in der verwendeten Programmierumgebung.

Die Lehrerin nutzt die folgende dynamisch-interaktive Visualisierung mit dem neuen Befehl goto:

Anleitung: In der linken Leiste finden Sie die Befehle, welche sich in die mittlere Leiste schieben lassen. Unterhalb der Befehle ist ein Geschwindigkeitsregler und die Tasten play und stop zu finden. Mit play werden die Befehle der mittleren Leiste von der Schildkröte ausgeführt. Die Geschwindigkeit kann durch den Schieberegler über den Knöpfen variiert werden.

Aufgaben für den Unterricht:

1. Eine Linie malen.
2. Eine gestrichelte Linie malen.
3. Ein Quadrat der Seitenlänge $4$ malen.
4. Ein Sechseck malen.
5. Den folgenden zwölfzackigen Stern malen.

Mehr Informationen zu Algorithmen finden Sie unter (Dieker & Güting, 2018).