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FIAE Modul 05: Datenstrukturen & Speichermanagement (LF 10)

Arrays, Verkettete Listen, Stacks (LIFO), Queues (FIFO), Binäre Suchbäume & Heap vs. Stack.

📦 Datenstrukturen & Speichermanagement (LF 10 AE)

Die richtige Wahl der Datenstruktur entscheidet über Speicherbedarf und Performance: Statische Arrays, einfach/doppelt verkettete Listen, Stacks, Queues, Binäre Suchbäume und Hash-Tabellen.

1. Grundlegende Datenstrukturen im Vergleich

DatenstrukturZugriff per IndexEinfügen am AnfangEinfügen am EndePrinzip / Besonderheit
Array$O(1)$$O(n)$ (Verschieben)$O(1)$ (wenn Platz)Fester, zusammenhängender Speicherblock
Verkettete Liste$O(n)$ (Traversieren)$O(1)$ (Pointer umhängen)$O(1)$ mit Tail-PointerKnoten über Referenzen verknüpft
Stack-$O(1)$ (Push)-LIFO (Last In, First Out) - Aufruf-Stack, Undo-Funktion
Queue-$O(1)$ (Enqueue)$O(1)$ (Dequeue)FIFO (First In, First Out) - Druckwarteschlange
Hash-Tabelle$O(1)$ (per Key)$O(1)$$O(1)$Key $\rightarrow$ Hashfunktion $\rightarrow$ Bucket. Kollisionen: Chaining oder Open Addressing

2. Stack vs. Heap im Arbeitsspeicher

- Stack (Stapelspeicher): Schneller, automatischer Speicher für lokale primitive Variablen und Methodenaufrufe (Stack Frames). Feste Größe, führt bei endloser Rekursion zum StackOverflowError.
- Heap (Haufenspeicher): Großer, dynamischer Speicherbereich für Objekte und Instanzen. Verwaltung erfolgt durch den Garbage Collector (z. B. in Java, C#, Python) oder manuelle Freigabe (C/C++ mit malloc/free).

📝 Authentische IHK-Prüfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE)

Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont:

Algorithmen-Komplexität O-Notation 8 Punkte
Für eine stark wachsende Plattform müssen Algorithmen auf ihre Skalierbarkeit und Laufzeitkomplexität hin analysiert werden.

Erklären Sie die Landau-Symbole (O-Notation) zur Abschätzung der Zeitkomplexität. Ordnen Sie folgende Komplexitätsklassen von der effizientesten zur ineffizientesten Laufzeit: O(n log n), O(1), O(n²), O(log n), O(n). Nennen Sie je ein typisches Code- oder Algorithmenbeispiel für O(1), O(log n) und O(n).

💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung
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