Unterschiede

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--- ef:lernzielematura:start [2026/05/07 14:46] – lehmannr
+++ ef:lernzielematura:start [2026/05/28 14:37] (aktuell) – lehmannr
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-=== Prinzip der Objektorientierten Programmierung kennen und in Python anwenden können ===
+<WRAP nicebox red>
+** Prinzip der Objektorientierten Programmierung kennen und in Python anwenden können **
   - Begriffe verstehen: Klasse vs. Objekt/Instanz, Eigenschaften/Attribute, Methoden
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 [[https://wiki.mathematix.ch/doku.php?id=ef:objektorientierte_programmierung|Erklärungen Objektorientierte Programmierung]]
+</WRAP>
 ==== C. Logische Schaltungen und Von Neumann Architektur ====
 <WRAP nicebox red>
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   - Darstellungsarten von Logischen Funktionen verstehen und umschreiben können: Logischer Ausdruck (Formel), Wahrheitstabelle, Schaltung (nicht relevant: Zeitdiagramm).
   - Standardgatter verstehen (Darstellung nach IEC 60617-12 kennen, siehe [[https://www.elektronik-kompendium.de/sites/dig/0812091.htm|diesen Link]]) NOT, AND, OR, XOR, NAND, XNOR?
-  - Wissen, was die De Morganschen Gesetze aussagen und einen Term damit umschreiben können.
+  - <del>Wissen, was die De Morganschen Gesetze aussagen und einen Term damit umschreiben können.</del>
   - Disjunktive Normalform verstehen und sie aus der Wahrheitstabelle aufstellen können.
   - Konjunktive Normalform verstehen und sie aufstellen können.
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   - Die Disjunktive Normalform mithilfe des KV-Diagramms vereinfachen können (Diagramm wird gegeben).
   - Schaltung zu einer gegebenen einfachen logischen Funktion aufschrieben können.
   - Halbaddierer und Voladdierer verstehen.
+[[https://wiki.mathematix.ch/doku.php?id=ef:boolschealgebra|Boolsche Algebra (sieh auch OneNote)]]
 </WRAP>
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   - Mikrobefehle zu den entsprechenden Makrobefehlen zuordnen können.
   - Ein in Makrobefehlen gegebenes Programm erklären können, d.h. angeben können, was im Speicher/Akkumulator passiert.
+[[https://wiki.mathematix.ch/doku.php?id=ef:vonneumann|Johnny Simulator und Von Neumann-Architektur (sieh auch OneNote)]]
 </WRAP>
 ==== D. Kryptographie ====
-=== Symmetrische Kryptographie ===
+<WRAP nicebox red>
+** Symmetrische Kryptographie **
-  * Unterschiede zwischen Blockchiffre und Stromchiffre kennen
+  - Unterschiede zwischen Blockchiffre und Stromchiffre kennen
-  * Feistel Netzwerk verstehen und ein Beispiel mit konkret gegebenen Verschlüsselungsfunktionen durchführen können
+  - Feistel Netzwerk verstehen und ein Beispiel mit konkret gegebenen Verschlüsselungsfunktionen durchführen können
-  * Prinzip der Operationsmodi bei Blockchiffren kennen.
+  - Prinzip der Operationsmodi bei Blockchiffren kennen (vor allem: Problem von ECB erklären).
-=== Hashfunktionen und MACs ===
+** Hashfunktionen und MACs **
-  * Erklären können, was eine Hashfunktion ist.
+  - Erklären können, was eine Hashfunktion ist.
-  * Eigenschaften der Hashfunktion erklären können.
+  - Eigenschaften der Hashfunktion erklären können.
-  * Bereiche aufzählen können, wo Hashfunktionen eingesetzt werden.
+  - Bereiche aufzählen können, wo Hashfunktionen eingesetzt werden.
-  * Warum ist es probematisch, eine schnelle Hashfunktion bei der Speicherung von Passwörtern zu verwenden?
+  - Warum ist es probematisch, eine schnelle Hashfunktion bei der Speicherung von Passwörtern zu verwenden?
-  * Was sind Rainbow-Tables und was bedeutet "Salz" (Salt) in diesem Zusammenhang?
+  - Was sind Rainbow-Tables und was bedeutet "Salz" (Salt) in diesem Zusammenhang?
-  * Was sind MACs und wozu dienen sie?
+  - Was sind Message Authentication Codes (MACs) und wozu dienen sie?
-  * Wie schützen MACs die Integrität und die Authentizität?
+  - Was bedeutet Integrität und Authentizität und wie schützen MACs die Integrität und die Authentizität?
-  * Was ist der Unterschied zwischen MACs und einer digitalen Signatur?
+  - Was ist der Unterschied zwischen MACs und einer digitalen Signatur?
-  * Welches Problem löst die Digitale Signatur, welche MACs nicht lösen?
+  - Welches Problem löst die Digitale Signatur, welche MACs nicht lösen?
-  * Was sind AEAD-Algorithmen? Welche Konzepte werden durch sie realisiert?
+  - Was sind AEAD-Algorithmen (Authenticated Encryption with Associated Data)? Welche Konzepte werden durch sie realisiert?
-=== Schlüsseltausch ===
+** Schlüsseltausch **
+  - Was versteht man unter dem Schlüsseltauschparadoxon?
+  - Schlüsseltausch nach Diffie-Hellman durchführen können.
+  - <del> Zeigen können, dass ein Wert g ein Generator von Z modulo n ist (Satz)</del>
-  * Was versteht man unter dem Schlüsseltauschparadoxon?
+** Asymmetrische Verschlüsselung und SSL/TLS **
-  * Schlüsseltausch nach Diffie-Hellman durchführen können.
+  - Prinzip der Asymmetrischen Verschlüsselung verstehen
-  * Zeigen können, dass ein Wert g ein Generator von Z modulo n ist (Satz)
+  - Wie kann die Asymmetrische Verschlüsselung als digitale Signatur verwendet werden?
+  - Wozu sind Zertifizierungsstellen bei digitalen Zertifikaten nötig?
+  - Was sind Zertifizierungsketten (Chains of trust)?
+  - <del>Wie läuft ein konkreter Verbindungsaufbau bei TLS/SSL ab?</del>
+  - Warum werden nicht alle Daten asymmetrisch verschlüsselt?
+  - Bei einer Verbindung mit einer sicheren Seite wird in den DEV-Tools angezeigt: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384, was bedeutet dies konkret (grob)?
-=== Asymmetrische Verschlüsselung und SSL/TLS ===
+** <del>Zero Knowledge Proofs</del> **
+  - <del>Was ist ein Nullwissens-Beweis (Zero-Knowledge Proof)</del>
+  - <del>Gib konkrete Analogien, wie so ein Zero-Knowledge Proof durchgeführt werden könnte.</del>
+  - <del>Wozu kann man Zero-Knowledge Proofs verwenden? Gib konkrete Beispiele und den Vorteil, den sie zu herkömmlichen Verfahren bieten.</del>
+</WRAP>
-  * Prinzip der Asymmetrischen Verschlüsselung verstehen
+==== E. Datenstrukturen/Algorithmen/Komplexität ====
-  * Wie kann die Asymmetrische Verschlüsselung als digitale Signatur verwendet werden?
+<WRAP nicebox red>
-  * Wozu sind Zertifizierungsstellen bei digitalen Zertifikaten nötig?
+** Datenstrukturen (Skript Kapitel 4) **
-  * Was sind Zertifizierungsketten (Chains of trust)?
+  - Was ist eine Datenstruktur verglichen mit einem Datentyp?
-  * Wie läuft ein konkreter Verbindungsaufbau bei TLS/SSL ab?
+  - Die folgenden Datenstrukturen sollten verstanden werden:
-  * Warum werden nicht alle Daten asymmetrisch verschlüsselt?
+    * Liste (Array)
-  * Bei einer Verbindung mit einer sicheren Seite wird in den DEV-Tools angezeigt: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384, was bedeutet dies konkret (grob)?
+    * Verkettete Liste
+    * Stack (Stapel) und Queue (Warteschlange)
+    * Graphen
+    * Baum also Spezialfall des Graphen
+    * Heap als Spezialfall von einem Baum
+</WRAP>
-=== Zero Knowledge Proofs ===
+<WRAP nicebox red>
+** Begriffe und Komplexität **
+  - Was ist ein Algorithmus?
+  - Was versteht man unter der Komplexität eines Algorithmus? Für welche Dinge wird die Komplexität angegeben?
+  - Was sagt die O-Notation für einen Algorithmus aus (Landau-Notation mit dem grossen O)?
+  - Beispiele angeben können für die verschiedenen Komplexitätsklassen.
+</WRAP>
-  * Was ist ein Nullwissens-Beweis (Zero-Knowledge Proof)
+<WRAP nicebox red>
-  * Gib konkrete Analogien, wie so ein Zero-Knowledge Proof durchgeführt werden könnte.
+** Irrgärten und Pfadfinder-Algorithmen **
-  * Wozu kann man Zero-Knowledge Proofs verwenden? Gib konkrete Beispiele und den Vorteil, den sie zu herkömmlichen Verfahren bieten.
-==== E. Datenstrukturen/Algorithmen/Komplexität ====
+** Irrgärten erstellen und lösen **
-  - O-Notation kennen
-  - Zu bestimmten Komplexitäten Algorithmen angeben können
+  - Den Graphen zu einem Irrgarten aufzeichnen können und zu einem Graphen den Irrgarten zeichnen können.
-  - Bubblesort, Mergesort, Swapsort, Selectionsort verstehen und erklären können.
+  - <del>Unterschied zwischen einem perfekten (oder Standard-) Irrgarten und einem "normalen" Irrgarten kennen.</del>
-  - Komplexität der oben genannten Sortieralgorithmen angeben und erklären können.
+  - Wie kann man einen Irrgarten erstellen mithilfe des DFS-Algorithmus? Warum und wofür ist hier ein Stack als Datenstruktur ideal? [[https://www.algosome.com/articles/maze-generation-depth-first.html| Link]]
-  - Die Programme zu den vier Algorithmen erklären können.
+  - Wie funktionieren die Algorithmen "Random-Mouse", "Hand-on-Wall", DFS, BFS?
-  - Problem des Handlungsreisenden erklären können und Kontexte geben, in welchen dieses wichtig ist.
+  - Welche Algorithmen produzieren den kürzesten Weg?
-  - Erklären, wie man eine Ausgangslösung erhält. Anzahl mögliche Touren berechnen können.
-  - 2-Opt oder 3-Opt erklären können.
+** Allgemeine Pfadfinder-Algorithmen **
-  - Idee von Simulated Annealing erklären können.
+  - Wie funktioniert der Dijkstra-Algorithmus? Man muss ihn für kleine Beispiele durchführen können.
-  - Grundprinzip des Ameisenalgorithmus erklären können.
+  - Wie funktioniert der A*-Algorithmus? Man muss ihn für ein Beispiel und eine konkrete Situation erklären können.
+[[https://ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/baug/ivt/ivt-dam/studies/transport-planning/exercises/2019/u1-musterloesung.pdf|Beispielaufgabe mit Lösung (ETH)]]
+[[https://www.youtube.com/watch?v=-L-WgKMFuhE|Video von S. Lague]]
+</WRAP>
+<WRAP nicebox red>
+** Sortieralgorithmen **
+  - Was ist ein stabiles bzw. ein instabiles Sortierverfahren?
+  - Wie funktioniert Selectionsort, welche Komplexität hat er im Best- und im Worst-Case?
+  - Wie funktioniert Swaport, welche Komplexität hat er im Best- und im Worst-Case?
+  - Wie funktioniert Bubblesort, welche Komplexität hat er im Best- und im Worst-Case?
+  - Wie funktioniert Mergesort, welche Komplexität hat er im Best- und im Worst-Case?
+</WRAP>
+<WRAP nicebox red>
+** Problem des Handlungsreisenden (Traveling Salesman-Problem) **
+  - Das Problem verstehen und Anwendungen dafür kennen.
+  - Wie viele Touren gibt es bei n Städten theoretisch?
+  - Erkläre drei Algorithmen, wie man die Ausgangslösunge finden könnte (Nearest Neighbor, Random, Greedy-Algorithmus).
+  - Das Prinzip des Ameisen-Algorithmus verstehen und erklären können.
+  - Das Lösungsprinzip von 2-Opt (oder allgemein k-Opt) verstehen und erklären können.
+  - Was bedeutet Simulated Annealing? Wozu wird es eingesetzt?
+</WRAP>
+==== F. KI und Neuronale Netzwerke ====
-==== F. KI und Neuronale Netze ====
+<WRAP nicebox red>
   - Erkläre die Begriffe "Künstliche Intelligenz", "Maschinelles Lernen", "Neuronale Netzwerke"
   - Welche grundlegenden Prinzipien und Abläufe liegen der prozeduralen Programmierung, der objektorientierten Programmierung und neuronalen Netzwerken zugrunde, und worin unterscheiden sie sich? Erkläre an einem konkreten Beispiel.
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   - Was könnte unter den Begriffen "Skill Skipping", "Kognitive Entlastung" gemeint sein?
   - Nenne Bereiche, die in Zukunft durch den Einsatz von KI komplett verändert werden könnten. Erkläre kurz.
+</WRAP>
-<color #22b14c>- Nimm Stellung zu Problemen und ethischen Fragen, die durch KIs aufgeworfen werden.</color>
-<color #22b14c>- Dürfen KI-Modelle mithilfe von jeglichen Daten trainiert werden? (Urheberrecht)</color>
-<color #22b14c>- Dürfen KI-Systeme Entscheidungen selbst treffen (z.B. Verkehr)</color>
-<color #22b14c>- Welche Problematik stellen Deepfakes dar?</color>
 <hidden>
 ===== F. Netzwerke =====