Grundwissen 9. Klasse

Funktionen und Datenflüsse - Tabellenkalkulationssysteme - Datenmodellierung - Datenbanksysteme - Objektorientierten Modellierung und Programmierung

In der Jahrgangsstufe 9 sind die großen Themenbereiche das Arbeiten mit Funktionen und Datenflüssen (anhand von Excel), Grundlagen zu Datenbanksystemen mit SQL sowie Grundlagen der objektorientierten Modellierung und Programmierung.

1. Funktionen und Datenflüsse - Tabellenkalkulationssysteme

Zellbezug
z. B. A4: A ist der Spaltenbezeichner, 4 ist die Zeilennummer

relativer Zellbezug
Beim Kopieren von Zellen, die Formeln enthalten, werden die Zellbezüge in der Zielzelle entsprechend angepasst. z. B. A4

absoluter Zellbezug
Soll beim Kopieren einer Zelle mit Formel ein Zellbezug gleich bleiben, verwendet man absolute Zellbezüge. Dazu muss man der Zeilennummer und/oder dem Spaltenbezeichner ein $-Zeichen voran stellen. z. B. $A$4, $A4, A$4

iterative Berechnungen
Verwendet man das Ergebnis einer Formel in der jeweils nachfolgenden Formel, spricht man von iterativen Berechnungen.

Datentypyen
Tabellenkalkulationen arbeiten intern nur mit Zahlen und Texten, können aber über die Zellformatierung vieleweitere Datentypen darstellen: Zahl, Prozent, Währung, Datum, Zeit, Wissenschaft, Bruch, Wahrheitswert, Text.

Funktionen
Eindeutige Zuordnungen heißen Funktionen. Sie ordnen jedem Argument höchstens einen Funktionswert zu.
Datenflussdiagramme

Schreibweisen von zweistelligen Funktionen
Präfixschreibweise: Der Funktionsbezeichner wird vor den beiden Parametern geschrieben. z. B. SUMME(3;4)
Infixschreibweise: Der Funktionsbezeichner wird zwischen den beiden Parametern geschrieben. z. B. 3+4

Verkettung von Funktionen
Funktionen werden verkettet, indem man den Wert einer Funktion einer weiteren Funktion als Argument übergibt. z. B.:

Umwandlung des Datenflussdiagramms in einen Term: Höhe = POTENZ(Geschwindigkeit, 2) / PRODUKT(2, Ortsfaktor)

Bedingte Terme
Eine Funktion kann, abhängig von Bedingungen, unterschiedliche Ergebnisse liefern:

WENN(Bedingung, Term1, Term2)

Term1 wird ausgeführt, wenn die Bedingung den Wahrheitswert WAHR liefert, sonst wird Term2 ausgeführt.

Logische Funktionen
Man verwendet die UND-Funktion zur Verknüpfung mehrerer Aussagen. Sie liefert den Wert WAHR, wenn alle Argumente WAHR sind.
Man verwendet die ODER-Funktion zur Verknüpfung mehrerer Aussagen. Sie liefert den Wert WAHR, wenn mindestens eines der Argumente den Wert WAHR hat.
Die Funktion NICHT kehrt den Wert einer logischen Aussage um.

2. Datenmodellierung und Datenbanksysteme

Datenbanksystem
Ein Datenbanksystem (DBS) ist eine systematische und strukturierte Zusammenfassung von Daten eines Problembereichs (Datenbasis) einschließlich der zur Eingabe, Verwaltung, Auswertung und Ausgabe erforderlichen Software (Datenbankmanagementsystem, DBMS):
DBS = Datenbasis + DBMS

Schema
Jede Tabelle wird durch ein Schema charakterisiert:

Name der Tabelle
Liste der Attribute (Spaltenliste)
Datentypen der jeweiligen Attribute

Darstellung eines Schemas: TABELLE(Attriubt_1: Datentyp_1, Attribut_2: Datentyp_2, ...)

Datentypen
Datentypen in einer MySQL-Datenbank: z.B. für Buchstaben char (=Character = Buchstabe) sowie für Texte das Format varchar (= Character-Attribut mit vaiabler Länge). Für Zahlen finden wir integer (=Ganzzahl), float (=Gleitkommazahlen), für Zeitangaben z.B. date und time...

SQL-Abfrage
Das Ergebnis jeder Abfrage ist immer eine Tabelle, auch wenn das Ergebnis nur aus einem Datensatz mit einem Attribut besteht. Mit folgender Abfrage können wir uns den kompletten Inhalt einer Tabelle ausgeben lassen:

SELECT *FROM Tabellenname;

Selektion
Bei der Selektion werden die Datensätze einer Tabelle, die die angegebene Bedingung erfüllen, in einer neuen Tabelle ausgegeben:

SELECT*FROM Tabellenname WHERE Bedingung;

Projektion
Bei der Projektion werden von allen Datensätzen die angegebenen Spalten ausgegeben.

SELECT Spalte_1 [, Spalte_2, ..., Spalte_n] FROM Tabelle;

Aggregatsfunktionen
COUNT(*)
MAX(...)
MIN(...)
SUM(...)
AVG(...)
Möchte man neben dem erhaltenen Wert noch weitere Attribute ausgeben, so muss man mit GROUP BY gruppieren!

Komplexere SQL-Abfrage

Schlüssel
Der (Primär-) Schlüssel setzt sich aus einer (minimalen) Menge von Attributen zusammen, deren Wert jeweils einen Datensatz in der Tabelle eindeutig identifiziert. Muss eine neue Spalte zur eindeutigen Identifikation der Datensätze eingeführt werden, nennt man sie künstlichen Schlüssel (z. B. fortlaufende Nummerierung).
Im Tabellenschema wird der Schlüssel unterstrichen.

3. Objektorientierten Modellierung und Programmierung

Objekte:
Als Objekte bezeichnet man alle Gegenstände, Dinge, Lebewesen, Begriffe oder Strukturen unserer Welt (z. B. Autos, Räume, Bakterien, Lehrer, Schüler, Kunden, Unterrichtsstunden, Buchungen, Konten, ...). Jedes Objekt besitzt einen eindeutigen Bezeichner (Objektnamen), mit dem es identifiziert werden kann.

Attribut:
Als Attribute bezeichnet man die Eigenschaften, durch die sich ein Objekt von anderen unterscheidet. Bei jedem Objekt haben die Attribute bestimmte Werte, Attributwerte.

Methode:
Eine Methode ist eine Handlungsanweisung.

Zur Methodendefinition: Aufbau und Rückgabetypen von Methoden

Damit ein Objekt eine Methode ausführt, muss ihm dazu eine Handlungsanweisung gegeben werden, d. h. eine Methode aufgerufen werden.

Zum Methodenaufruf:

objektname.methodenname( wert1, wert2, ...) z. B.: max.oeffne(Fenster)

Konstruktor

Ein Konstruktor ist eine spezielle Methode, die ein Objekt der zugehörigen Klasse erstellt und dessen Attributen Startwerte zuweist. Der Aufruf des Konstriktors mit dem new-Operator erzeugt ein neues Objekt einer Klasse:

Klasse (Objekttyp):

Eine Klasse ist ein "Bauplan" für Objekte mit gleichen Attributen und gleichen Methoden (alle Auto-Objekte gehören zur Klasse Auto). Wichtig: Alle Objekte einer Klasse, haben die gleichen Attribute, aber nicht die gleichen Attributwerte!

Klassenkarte:

Objektkarte:

Algorithmus
Ein Algorithmus ist eine Verarbeitungsvorschrift, die aus endlich vielen eindeutig ausführbaren Anweisungen besteht.

Struktogramm
Ein Struktogramm ist eine Darstellung für Algorithmen, die von der konkreten Schreibweise einer bestimmten Programmiersprache unabhängig ist.

Sequenz
Eine Folge von Anweisungen, die nacheinander abgearbeitet werden.
Struktogramm:

Wiederholung mit fester Anzahl

Soll eine Sequenz mehrmals wiederholt werden und steht die Anzahl der Wiederholungen fest, verwendet man zur Vereinfachung die Wiederholung mit fester Anzahl.

Bedingte Wiederholung mit Anfangsbedingung

Die Anweisungen werden wiederholt, solange eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Ist die Bedingung zu Beginn nicht erfüllt, wird die Wiederholung kein einziges Mal ausgeführt.

Bedingte Wiederholung mit Endbedingung
Die Anweisungen werden auf jeden Fall einmal ausgeführt, egal ob die Bedingung zutrifft oder nicht. Sie werden wiederholt, solange die Bedingung erfüllt ist.

Einseitig bedingte Anweisung
Die einseitig bedingte Anweisung wird verwendet, um eine Sequenz abhängig von einer Bedingung auszuführen.

Zweiseitig bedingte Anweisung
Die zweiseitige bedingte Anweisung wird verwendet, wenn abhängig von einer Bedingung unterschiedliche Sequenzen ausgeführt werden sollen.

Mehrfachauswahl
Mit der Mehrfachauswahl können beliebig viele Fälle untersucht werden. Die zu überprüfende Variable muss als Datentyp byte, short, int, char, String haben.

Vererbung
Vererbung beschreibt eine neue Beziehung zwischen einer Oberklasse (Superklasse) und einer Unterklasse (Subklasse oder abgeleitete Klasse). Die Unterklasse erbt (erhält) von der Oberklasse alle Attribute und Methoden. Hat die Oberklasse eine Beziehung zu einer anderen Klasse, so hat auch die Unterklasse diese Beziehung.

Umsetzung in Java:

public class Unterklasse extends Oberklasse {
...
   public Unterklasse(...) {
     super();
   }
...
}
Durch den Aufruf super(); wird zuerst der Konstruktor der Oberklasse aufgerufen.

Quelle: http://www.mgf-kulmbach.de/neu/images/medien/unterrichtsfaecher/Informatik/grundwissen/inf9-grundwissen.pdf