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Die Autor*innen
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Martin Wabnik
Algorithmen im Alltag
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Grundlagen zum Thema Algorithmen im Alltag

Inhalt

Wo sind Algorithmen im Alltag zu finden? – Mathe

Im Alltag haben wir ständig mit Algorithmen zu tun. Auf ein Beispiel wird im Text genauer eingegangen. Zuerst betrachten wir jedoch, was man unter einem Algorithmus versteht. In diesem Text wird einfach erklärt, was ein Algorithmus ist und anhand von Beispielen gezeigt, wo uns Algorithmen im täglichen Leben begegnen.

Was ist ein Algorithmus? – Definition

Was ist die Bedeutung des Begriffs Algorithmus? Für den Begriff des Algorithmus existiert keine einheitliche Definition. Für den Schulunterricht reicht jedoch folgende Definition:

  • Ein Algorithmus ist eine eindeutige und präzise Handlungsanweisung zum Lösen eines Problems.

Diese Handlungsanweisung besteht aus verschiedenen einzelnen Handlungen. Diese werden auch Elementaranweisungen genannt und werden nacheinander durchgeführt. Mehrere gleiche Elementaranweisungen werden als Wiederholung zusammengefasst.

Ein Algorithmus muss aus endlich vielen Handlungsanweisungen bestehen. Das heißt, es darf nicht unendlich viele Schritte geben, um zur Lösung zu kommen. Zudem muss jede Handlungsanweisung tatsächlich ausführbar sein.

Für die schriftliche Addition gibt es eine eindeutige und präzise Handlungsanweisung. Man weiß genau, wann man welchen Schritt durchführen muss, um zur Lösung zu gelangen. Alle diese Handlungsanweisungen ergeben zusammen einen Algorithmus.

Doch wo befinden sich die Algorithmen im Alltag außerhalb des Matheunterrichts? Schauen wir uns das gemeinsam im nächsten Absatz an.

Wo findet man Algorithmen im Alltag?

Um Algorithmen im Alltag erkennen zu können, kann man auf Muster in Handlungen achten. Um also ein Problem oder eine Aufgabe im Alltag algorithmisch zu lösen, werden immer die gleichen Schritte durchgeführt. Jeder Schritt muss dabei real durchführbar sein. Ist das der Fall, so ist es ein Algorithmus.

Als Beispiel könnte die Handlung Tee kochen genutzt werden. Um einen Tee zu kochen, sind bestimmte Handlungsschritte durchzuführen. Diese sind eindeutig vorgegeben. Es muss Wasser in den Wasserkocher gefüllt werden, dieser muss angeschaltet werden, ein Teebeutel oder Teesieb muss in die Tasse oder Kanne gehängt werden und zuletzt muss das kochende Wasser in die Tasse oder Kanne gefüllt werden.

Da dieser Vorgang aus einer begrenzten, also endlichen Anzahl an Schritten besteht und alle real durchführbar sowie vorgegeben sind, handelt es sich hierbei um einen Algorithmus im Alltag.

Weitere Beispiele sind das Nachkochen von Rezepten oder das Aufbauen von Möbeln anhand einer Anleitung. Auch Handys und Computer handeln dauerhaft nach Algorithmen.

Es kann bei Algorithmen auch dazu kommen, dass eine Verzweigung stattfindet. Das heißt, an einem Punkt stehen verschiedene Handlungsanweisungen zur Auswahl, zwischen denen man sich entscheiden muss. Betrachten wir dafür den Vorgang Zähneputzen. Die folgende Grafik zeigt die Handlungsanweisung.

Algorithmus-beschreiben-und-verstehen

Der Algorithmus sollte zweimal am Tag durchgeführt werden. Da es sich jeweils um die gleiche Durchführung handelt, spricht man von einer Wiederholung. Es kann dazu kommen, dass die Zahnpastatube leer ist. In diesem Fall ist der nächste Handlungsschritt, eine neue Tube zu nehmen. Ist im Schrank noch eine, so nimmt man diese. Ist jedoch auch im Schrank keine mehr, so muss man im Laden eine nachkaufen. Ist die Zahnpastatube jedoch noch voll, nimmt man weiterhin diese Tube. Es gibt an diesem Punkt also verschiedene Handlungsanweisungen. Diese sind je nach Situation unterschiedlich. An diesem Punkt gab es also eine sogenannte Verzweigung. Der gesamte Prozess besteht aus endlich vielen Schritten, welche vorgegeben und real durchführbar sind.

Vielleicht fallen dir in deinem Alltag weitere Beispiele für Algorithmen auf.

In diesem Video zu Algorithmen im Alltag ...

... schauen wir uns an diversen Beispielen an, wo man Algorithmen im Alltag finden kann. Wir lernen dabei, dass ein Algorithmus immer aus einer oder mehreren eindeutigen Handlungsanweisungen besteht.

Zusätzlich zum Video und diesem Text gibt es noch Übungen zum Thema Algorithmen im Alltag hier auf der Seite.

Transkript Algorithmen im Alltag

Hallo! Im Alltag haben wir ständig mit Algorithmen zu tun. Und ein Beispiel dazu möchte ich in diesem Film mal zeigen. Als erstes müssen wir uns dazu überlegen, was ist eigentlich ein Algorithmus und da gibt es eine gewisse Schwierigkeit. Denn es ist gar nicht so einfach zu definieren, was ein Algorithmus ist. Es gibt auch mehrere Definitionen dazu. Das soll uns jetzt nicht weiter belasten. Wir nehmen hier die einfachste Definition. Ein Algorithmus ist eine eindeutige Handlungsanweisung. Zum Beispiel hat man dir ja mal erklärt, wie die schriftliche Addition funktioniert und da hat man dir in eindeutiger Weise gesagt, was Du machen sollst. Und alle diese Handlungsanweisungen zusammen bilden einen Algorithmus. Zwei kleine Anmerkungen muss ich hier noch machen, der Vollständigkeit halber. Erstens, es gibt noch einige Zusätze, die man zur Definition eines Algorithmus hinzufügen muss. Und zwar muss ein Algorithmus aus endlich vielen Handlungsanweisungen bestehen. Jede Handlungsanweisung muss tatsächlich ausführbar sein und so weiter. Das soll uns aber hier nicht weiter beschäftigen, denn hier möchte ich einfach ein Beispiel eines Algorithmus zeigen. Zweitens, in der Universitätsmathematik wird ein Algorithmus völlig anders definiert. Man stellt sich da eine theoretische Maschine vor. Und da zum Beispiel eine Touring-Maschine, die nach Alan Touring benannt ist. Das ist der Erfinder dieser Maschine. Und man sagt dann, Handlungsanweisungen bilden genau dann einen Algorithmus, wenn Sie durch eine Touring-Maschine ausführbar sind. So und wo sind jetzt die Algorithmen im Alltag? Die Algorithmen sind unter uns. Ja wirklich. Also jedes Rechenverfahren ist ein Algorithmus. Kochrezepte kann man als Algorithmen sehen. Gut gemachte Bedienungsanleitungen sind Algorithmen. In deinem Handy sind viele, viele Algorithmen enthalten. In Form von Computerprogrammen. Denn fast jedes Computerprogramm ist auch ein Algorithmus. Außerdem verwenden Suchmaschinen Algorithmen, um die Ergebnisse zu den Suchbegriffen anzeigen zu können. Ja gut, aber Du könntest dir jetzt sagen: "Das ist ja schön für die Algorithmen, aber was hat das mit mir zu tun?" Nun, Du könntest zum Beispiel aufgefordert werden, dir einen Algorithmus auszudenken, wenn Du als Sport- und Fitnesskauffrau oder Kaufmann in einem Sportstudio arbeitest, wie zum Beispiel Svetlana und Christina, die hier Steinfurth Borghorst in meinem Sportstudio arbeiten. Und hier ist die Situation dazu. Wenn man in das Studio kommt, ja da war jemand etwas Kamerascheu, gibt man seinen Mitgliedsausweis ab. Der wird eingescannt und man erhält dafür einen Schlüssel mit einer Nummer. Damit geht man dann zur Umkleide und zu seinem Spint mit der entsprechenden Nummer. Und wenn wir uns mal die Nummernverteilung der Spinte ansehen, dann wird auch gleich klar, dass es nicht so schlau wäre die Nummern 37, 38, 39, 40 und so weiter, einfach hintereinander auszugeben, weil sich dann die Leute, die sich umziehen, auf den Füßen stehen würden. Also muss es ein anderes System geben, mit denen die Nummern ausgegeben werden. Das heißt ein anderer Algorithmus. Und weil mich interessierte, welcher das ist, bin ich wieder zu Svetlana zurückgegangen und habe sie gefragt.Also, wenn ältere Menschen reinkommen, gebe ich denen meistens eine hohe Nummer. Auch meistens eine ungerade Nummer, weil die Schränke sich oben befinden und sich die älteren Herrschaften nicht bücken möchten. Bei den Damen ist es meistens so, dass die eine große Nummer haben möchten. Auch ungerade, damit diese sich auch nicht bücken müssen. Bei den jungen Leuten geben wir eher eine Nummer, die weiter vorne ist, heraus. Da ist es eigentlich egal, ob die oben oder unten ist. Weil die sind ja noch jung. Es sei denn natürlich, es sind Wünsche geäußert. Es gibt Menschen, die kommen rein und möchten gerne eine bestimmte Nummer haben. Dann wird diese auch rausgegeben nach Wunsch. Wenn es natürlich nicht machbar ist, dann geben wir einfach eine x-beliebige Zahl heraus. Dabei achten wir auch darauf, dass sich die Schränke nicht unbedingt nebeneinander befinden, wenn mehrere Personen nacheinander hereinkommen. Sondern so, dass sich niemand auf die Füße tritt. Lässt sich nicht vermeiden. Grade im Winter, wenn es ziemlich voll ist. Dann müssen wir eben die Zahlen so rausgeben, wie es grade kommt. Bei den Reha-Sportlern mache ich das zum Beispiel so, dass die Damen auch weiter vorne eine Nummer bekommen, damit diese nicht komplett durch die Umkleidekabine laufen müssen, um den Schrank dann zu suchen. Und dann haben wir noch die Saunagäste. Die Saunagäste bekommen einen großen Schrank generell. Auch natürlich nach Wunsch, weil die größere Taschen dabeihaben. Die brauchen mehr Sachen und die kommen dann in die großen Schränke bei den Damen. Und die Herren weiter hinten, wo wir dann eben den Saunabereich haben. Und Christina habe ich auch nach ihrem Schlüsselausgabesystem gefragt. Also generell ist bei uns die Schlüsselvorgabe so, dass wir den Leuten, die in die Sauna gehen, große Spinte geben, weil die meisten mit großen Taschen natürlich ankommen. Das heißt, da haben wir natürlich um die zehn Stück von. Ab 120 fangen die dann an bei den Damen. Da schauen wir natürlich darauf, dass wir halt da die großen vergeben. Die Leute, die noch ein bisschen jünger sind oder nur zu den Kursbereichen kommen, geben wir die kleineren Schränke. Das heißt die niedrigeren Zahlen. Leider nicht immer umsetzbar, wenn es abends ein bisschen voller wird. Das heißt da kommt natürlich vieles durcheinander. Dann muss man halt nur darauf schauen, dass man halt darauf achtet, dass die Leute nicht jetzt zwei Nummern direkt hintereinander bekommen. Sprich 167 und 166 zum Beispiel. Weil dann kommen die sich nämlich körperlich in die Quere. Bei den Männern ist das im Prinzip genau dasselbe System. Wir haben halt hinten noch Schränke, die in der Sauna zugeführt sind. Das heißt die nicht direkt in der Umkleide sind. Das geben wir halt nur auf Wunsch raus. Die sind halt im Verbindungsstück zum Schwimmbad hin. Generell achtet man natürlich auch noch darauf, dass man wie gesagt schaut je nachdem nach der Tageszeit die Saunagäste und die normalen Mitglieder, die das Studio nutzen, halt von den Nummern trennt. Ja also normalerweise, klar wenn es ruhiger ist, geht das auf jeden Fall. Problematisch wird es halt nur, wenn es voll ist oder wir halt mit zwei Leuten hier vorne die Schlüsselvergabe machen. Sprich dann hat der eine jetzt zum Beispiel 150 rausgegeben und zehn Sekunden später gibt der eine 149 raus. Das können wir dann nicht so schnell realisieren. Das heißt das es teilweise passiert, dass zwei Leute nebeneinander gleichzeitig stehen. Wir haben hier vorne vor verschiedene Fächer, die gehen nach unten. Ich meine bis sechs Stück. Ich schaue da meistens halt immer, dass ich in jeder Reihe dann immer einen rausgebe, das ist dann von den Spinden gleichzeitig gut getrennt. Das heißt zum Beispiel die Drei, die Zehn und so weiter. Also dass genug Spinte dazwischen frei sind. Eine genaue Anzahl dazwischen lasse ich nicht, aber mindestens halt immer um die fünf. Wenn die erste Reihe fast komplett rausgegeben ist, fange ich halt natürlich dann halt zwei Reihen runter wieder an. Dass selbst wenn die nachher fertig mit dem Training sind, der eine seine Klamotten dann wieder rausnimmt, der andere kommt aber in der Zeit rein, sich aber trotzdem nicht in die Quere kommen.Ja, gar nicht so einfach oder? Wohlgemerkt, von den beiden ist nicht nur erwartet worden, dass sie sich einen Algorithmus überlegen, sondern möglichst den besten Algorithmus, damit es halt möglichst wenig Beschwerden von Kunden gibt. Und auch damit ist die Geschichte noch nicht vorbei. Denn in diesem Betrieb, in diesem Sportstudio wird auch ausgebildet. Was bedeutet, dass jemand den Auszubildenden erklären muss, wie diese Schlüsselausgabe funktioniert. Und je besser und abstrakter und genauer Svetlana und Christina diesen Algorithmus verstanden haben, desto besser können sie ihn auch erklären. Außerdem ist mal überlegt worden, zur Schlüsselausgabe ein Computerprogramm zu schreiben. Einfach um das System zu vereinheitlichen und vielleicht auch zu optimieren. In solchen Situationen wird dann normalerweise ein Programmierer hinzugezogen und dann muss jemand vom Sportstudio, vielleicht Christina oder vielleicht Svetlana, diesem Programmierer erklären, was er machen soll. Und auch dazu ist es wieder nötig, dass man diesen Algorithmus verstanden hat und zwar möglichst abstrakt verstanden hat. Denn Computersprachen sind abstrakte Sprachen und so müsste man das dann auch einem Programmierer erklären. Und nebenbei bemerkt, ich weiß wie das ist, wenn man etwas ausführen soll und jemand einem das erklären soll. Dieser andere aber nicht genau weiß, wie er es erklären soll und auch nicht abstrakt erklären kann. Das kann dann sehr zeitaufwendig und sehr, sehr nervig werden. Also das war es zu diesem Beispiel. Wenn Du Algorithmen im Alltag siehst, grüß schön. Vertragt euch und viel Spaß damit. Tschüss!

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