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Arrays und Listen – Index, Einfügen, Entfernen, Durchlaufen

InformatikAlgorithmen und ProblemlösenAlter 15–16

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Eine Liste wird als nummerierte Zellen mit einem Zeiger dargestellt. Die Lernenden lesen, schreiben, hängen an, fügen ein und entfernen Elemente und sehen, wie sich Elemente verschieben, die Länge ändert und Indexfehler außerhalb des gültigen Bereichs auftreten; anschließend wechseln sie zu einem Array fester Größe, um es mit einer dynamischen Liste zu vergleichen. Ein 2D-Modus durchläuft grid[r][c] Schritt für Schritt zeilen- oder spaltenweise, ein Wörterbuch-Modus sucht Werte über Schlüssel, und ein Referenz-Modus zeigt zwei Namen, die auf dieselbe Liste verweisen. Jede Operation erscheint in Python, Java oder Pseudocode.

Lektion: Arrays und Listen: Index, Einfügen, Löschen und Durchlaufen

Was sie zeigt

Ein Array speichert Elemente an nummerierten Positionen, sodass jedes Element über seinen Index in einem einzigen Schritt gelesen oder geändert werden kann. Einfügen oder Löschen in der Mitte dauert länger, weil alle späteren Elemente verschoben werden müssen; der Verschiebezähler macht diesen Aufwand sichtbar. Eine dynamische Liste wächst bei Bedarf, ein Array fester Größe behält seine Länge und braucht einen Zähler für die belegten Plätze. Außerdem gibt es 2D-Arrays mit Durchlauf über verschachtelte Schleifen, Wörterbücher mit Zugriff über Schlüssel und Referenzen: Nach b = a verweisen beide Namen auf dieselbe Liste.

So funktioniert es

Wählen Sie einen Modus und eine Notation. Geben Sie im Listen-Modus einen Index und einen Wert ein und klicken Sie auf eine Operation wie nums.insert(2, 15), um das Verschieben zu sehen; probieren Sie einen Index hinter dem Ende, um den Fehler zu sehen. Stellen Sie die Struktur auf Array fester Größe, um von Hand einzufügen und zu entfernen. Wählen Sie im 2D-Modus die Durchlaufreihenfolge und klicken Sie auf Schritt. Probieren Sie auch Wörterbuch und Referenzen aus.

Einstellbare Parameter

  • Modus Liste / 1D-Array, 2D-Array, Wörterbuch (Schlüssel → Wert), Referenzen und Aliase
  • 1D-Struktur Dynamische Liste (list, ArrayList), Array fester Größe (10)
  • Code-Notation Python, Java, Pseudocode
  • Anzahl Elemente zu Beginn 3–10
  • Zeilen des 2D-Arrays 2–6
  • Spalten des 2D-Arrays 2–8
  • Animationstempo 1–5 Schritte/s

Fragen zum Erkunden

  1. Wie viele Elemente müssen sich bewegen, wenn ein Wert am Anfang einer Liste mit 10 Elementen eingefügt wird?
  2. Warum führt nums[len(nums)] in Python zu einem Fehler, nums[-1] aber nicht?
  3. Warum ändert sich nach b = a auch a, wenn Sie b[0] ändern, und wie lässt sich das vermeiden?

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