Die Schülerinnen und Schüler erkennen und verwenden Baum- und Netzstrukturen (z.B. Ordnerstruktur auf dem Computer, Stammbaum, Mindmap, Website).

Datenstrukturen sind in der Informatik und Softwaretechnik ein Objekt zur Speicherung und Organisation von Daten. Die Daten sind auf eine bestimmte Art und Weise angeordnet und verknüpft um einen effizienten Zugriff auf Daten zu ermöglichen. Die Netzstruktur wird auch verwendet um Computernetzwerke zu modellieren.

Was ist eine Baumstruktur?

Eine Baumstruktur besteht aus Kanten und Knoten. Wie auch in der realen Welt beinhaltet die Baumstruktur in der Informatik eine Wurzel und Blätter. Zur Datenspeicherung wird in der Informatik oft ein binärer Suchbaum verwendet.

Baumstruktur mit Beschreibung

Auch die Ordnerstruktur in einem Computer oder auf einer Webseite kann man sich als einen solchen Baum vorstellen. Natürlich hat nicht jeder Knoten in einer solchen Ordnerstruktur nur zwei Kinder. Wenn man zum Besipiel den Ordner Schule hat, kann man sich für jedes Fach einen eigenen Unterordner erstellen oder man könnte sich für jedes Semester Unterordner erstellen und in diesen dann die Fächer auflisten.

Auch der Stammbaum ist ein Beispiel einer Baumstrukur. Dieser geht aber nicht von nur einer Wurzel aus.

Was ist eine Netzstruktur?

Netzstrukturen werden in der Informatik in verschiedenen Bereichen verwendet. In der Computergrafik zum Beispiel, verwendet man Poygonnetze um graphische Modelle zu erstellen. Die weitaus wichtigere Netzstruktur für die Schulinformatik ist aber das Rechnernetz. Die Topologie von Rechnernetzen zeigt auf, welche verschiedenen Arten verwendet werden um Netzwerke zu erstellen. Hier eine graphische Veranschaulichung:

Das Mindmap

Beim Mindmap kann man sich im Vergleich zur Baumstruktur die Mitte als Wurzel vorstellen. Von dieser Wurzel aus gehen dann alle Kanten weg, an denen sich neue Knoten befinden, diese jeweiligen Knoten können auch wieder eigene Kinder haben. Die Erstellung eines Mindmaps kann sehr kreativ und farbenfroh sein, was auch zur Förderungen des Lernprozesses beitragen kann.

Übung mit Scratch "binärer Suchbaum"

Auf der folgenden Seite ist eine Scratch Implementation eines binären Suchbaumes zu finden, die Schülerinnen und Schüler können anhand der Funktionsweise des Programms und des vorhandenen Codes lernen wie ein solcher Suchbaum funktioniert.

https://scratch.mit.edu/projects/109666579

Übung mit lokalem Dateisystem

Die Schülerinnen und Schüler können anhand ihrer lokalen Ordnerstruktur eine Baumstruktur erstellen oder sie können anhand einer vorgegebenen Baumstruktur eine Ordnerstruktur auf ihrem Computer erstellen.

Quellen: https://scratch-dach.info/wiki/Baumstruktur, https://de.wikipedia.org/wiki/Datenstruktur, https://de.wikipedia.org/wiki/Topologie_(Rechnernetz)