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Lehrpläne Saarland
Gymnasiale Oberstufe
Informatik Hauptphase Leistungskurs 2019
inhaltsbezogen
Objektorientierte Modellierung / Programmierung
7
Rekursion
6
Suchen und Sortieren
5
Dynamische Datenstrukturen: lineare Listen und binäre Bäume
5
Komplexitätstheorie
5
Berechenbarkeit und ihre Grenzen
5
Kryptologie
10
Formale Sprachen
9
Graphentheorie
9
Keine Kompetenz enthält diesen Suchbegriff.
Objektorientierte Modellierung / Programmierung
entwerfen Message-Passing-Modelle vorgegebenen Sachzusammenhängen.
implementieren Klassen mit Attributen primitiver und höherer Typen.
implementieren Konstruktoren und erzeugen Objekte mittels Konstruktoraufruf.
implementieren Methoden mit und ohne Rückgabewert und unterscheiden dabei bzgl. der Kommunikation zwischen und Anfrage.
erkennen die Notwendigkeit/Möglichkeit der Spezialisierung bzw. der Erstellung eines einheitlichen Obertyps und entwerfen entsprechende Vererbungshierarchien.
implementieren polymorphe Methoden.
stellen einzelne Klassen sowie Vererbungsstrukturen in einer üblichen UML-Notation dar.
Rekursion
benennen die Merkmale rekursiver Methoden und Definitionen.
skizzieren lineare und baumförmige Aufrufschemata.
erkennen und verwenden endständige Rekursion unter Verwendung von Akkumulatoren.
wandeln iterative/rekursive Methoden ineinander um.
benennen und implementieren exemplarisch rekursive Definitionen der Fakultät, der Fibonacci-Zahlen und der ganzzahligen Potenz.
beurteilen Vor- und Nachteile rekursiver Problemlösungen.
Suchen und Sortieren
implementieren sequentielle und binäre Suche auf eindimensionalen Feldern.
implementieren die Sortierverfahren bubblesort, selectionsort, insertionsort auf eindimensionalen Feldern und vollziehen diese an Beispielen nach.
analysieren das Laufzeitverhalten der einfachen Sortierverfahren.
formulieren jeweils die Grundidee der höheren Sortierverfahren mergesort und quicksort und vollziehen diese an Beispielen nach.
analysieren das Laufzeitverhalten der höheren Sortierverfahren.
Dynamische Datenstrukturen: lineare Listen und binäre Bäume
stellen Listen und Bäume graphisch dar.
erläutern die angegebenen Algorithmen auf den Datenstrukturen und führen diese exemplarisch aus.
verwenden rekursive Algorithmen auf Listen und Bäumen.
demonstrieren die unterschiedlichen Arten des Baumdurchlaufs.
verwenden die strukturelle Induktion als Beweismethode und wenden diese auf einfache Beispiel (wie etwa die Knotenanzahl eines Binärbaums in Abhängigkeit seiner Tiefe) an.
Komplexitätstheorie
erläutern den Begriff der Problemgröße und setzen ihn in einen funktionalen Zusammenhang zur Laufzeit.
verwenden die Begriffe best-case, average-case, worst-case.
nennen die Definition der O-Notation.
analysieren das Laufzeitverhalten von Algorithmen und notieren dieses in der O-Notation.
beschreiben die Bedeutung der Klassen P und NP und erläutern das P=NP-Problem.
Berechenbarkeit und ihre Grenzen
beschreiben den Aufbau einer Turingmaschine und benennen ihre Bestandteile.
entwerfen exemplarisch einfache Turingmaschinen-Programme, die auf natürlichen Zahlen und Wahrheitswerten operieren.
erläutern die busy-beaver-Funktion und skizzieren die Beweisidee der Nicht-Berechenbarkeit.
benennen das Halteproblem für Turingmaschinen und skizzieren einen zugehörigen Beweis.
erläutern den Begriff der universellen Maschine.
Kryptologie
nennen und erläutern die angegebenen kryptographischen Grundbegriffe.
unterscheiden und erkennen Substitutions- und Transpositionsalgorithmen.
ver- und entschlüsseln vorgegebene Texte mit den Verfahren Skytale, Cäsar, Vigenère.
benennen die angegebenen Angriffsarten und führen sie für die Cäsar- und Vigenère-Verschlüsselung durch.
führen das Diffie-Hellman-Verfahren exemplarisch an kleinen Werten durch und erläutern seine Grundidee.
beschreiben den Man-in-the-middle-Angriff auf das Diffie-Hellman-Verfahren.
wenden den euklidischen und den erweiterten euklidischen Algorithmus an.
führen Schlüsselerzeugung, Ver- und Entschlüsselung des RSA-Verfahrens exemplarisch an kleinen Werten durch.
erläutern die Idee der digitalen Signatur anhand des RSA-Verfahrens.
erläutern die Idee hybrider Verschlüsselungsverfahren.
Formale Sprachen
definieren den Begriff der formalen Sprache und beschreiben formale Sprachen durch Aufzählung bzw. durch die Angabe charakterisierender Eigenschaften.
definieren akzeptierende endliche Automaten als 5-Tupel.
stellen endliche Automaten durch Übergangsgraphen sowie durch Übergangs- und Ausgabetabellen dar.
konstruieren endliche Automaten zu vorgegebenen Problemstellungen.
erstellen deterministische endliche Automaten mit Hilfe der Teilmengenkonstruktion.
definieren Grammatiken als 4-Tupel.
bestimmen die Ableitung vorgegebener ableitbarer Worte.
charakterisieren die vier Stufen der Chomsky-Hierarchie verbal und nennen Beispiele nicht-regulärer und nicht-kontextfreier Sprachen.
wandeln reguläre Grammatiken und entsprechende akzeptierende endliche Automaten ineinander um.
Graphentheorie
definieren Graphen als Paare aus einer Knoten- und einer Kantenmenge.
erläutern den Zusammenhang zwischen gerichteten, ungerichteten und gewichteten Graphen.
erläutern graphentheoretische Grundbegriffe: schlicht, vollständig, zusammenhängend.
stellen Graphen mengentheoretisch und mit Hilfe von Adjazenzlisten und Adjazenzmatrizen dar.
betrachten Bäume als spezielle Graphen.
modellieren informatische und Alltagssituationen als Graphen.
führen Breiten- und Tiefensuche auf gegebenen Graphen aus und erläutern die wesentlichen Unterschiede.
benennen das Kurzeste-Wege-Problem sowie das Traveling-Salesman-Problem und lösen diese algorithmisch.
führen einen Algorithmus zur Konstruktion von Spannbäumen durch.
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61 Kompetenzen
0 gewähltSaarländisches Ministerium für Bildung und Kultur — Lehrplan Informatik, Gymnasiale Oberstufe, Leistungskurs, Hauptphase, 2019. Kompetenztexte aus der Quelle übernommen; die amtliche Originalfassung ist verbindlich.
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