LKPD Informatika Kelas 11: Menerapkan Perancangan Struktur Data Larik Satu Dimensi untuk Solusi yang Efisien

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menerapkan solusi terbaik, paling efisien, dan optimal dengan merancang struktur data yang lebih kompleks dan abstrak

PETUNJUK UMUM

• Bacalah setiap skenario persoalan komputasi dengan teliti sebelum merancang solusi.
• Kerjakan setiap tahapan perancangan larik satu dimensi secara runtut sesuai petunjuk.
• Fokuskan rancangan pada pemilihan tipe data, pemetaan indeks yang efisien, dan optimasi langkah pemrosesan.
• Diskusikan alternatif representasi indeks bersama teman kelompok untuk menentukan solusi paling optimal.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Menerapkan Pemetaan Indeks Larik Satu Dimensi untuk Pencatatan Frekuensi

Estimasi: 25 menit

Alat & Bahan:

• Kertas kerja LKPD
• Alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati permasalahan sistem antrean: Sebuah loket pelayanan memproses nomor antrean bernilai 1 hingga 20. Sistem perlu mencatat berapa kali setiap nomor loket dipanggil sepanjang hari secara langsung tanpa mencari dari awal setiap kali ada transaksi baru.
2. Rancang struktur data larik (array) 1 dimensi yang paling efisien untuk menyimpan frekuensi kemunculan setiap nomor antrean tersebut.
3. Lengkapi tabel spesifikasi rancangan larik dan tuliskan cara penerapan pemetaan indeksnya.

Pertanyaan:

1. Tentukan spesifikasi larik 1 dimensi yang dirancang: (a) Nama larik, (b) Tipe data elemen, (c) Ukuran panjang larik yang paling efisien jika nomor loket bernilai 1 sampai 20, dan (d) Jelaskan aturan pemetaan nomor loket ke indeks larik tersebut!

2. Berdasarkan rancangan larik di atas, terapkan langkah penambahan frekuensi saat nomor antrean bernilai 7 dipanggil secara berurutan sebanyak 3 kali!

Tabel spesifikasi 4 baris (Atribut | Rancangan): Nama Larik, Tipe Data Elemen, Ukuran Larik, Rumus Pemetaan Indeks; diikuti 1 kolom uraian langkah komputasi.

Kegiatan 2: Menerapkan Struktur Data Larik Akumulasi (Prefix Sum) untuk Solusi Rentang yang Optimal

Estimasi: 35 menit

Alat & Bahan:

• Kertas kerja LKPD
• Alat tulis
• Kalkulator (opsional)

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati skenario: Terdapat catatan konsumsi daya server per jam selama 8 jam dalam larik daya: [10, 15, 20, 10, 25, 30, 20, 15] (satuan kWh, jam ke-1 hingga ke-8). Administrator sistem sering meminta total konsumsi daya antara jam ke-L sampai jam ke-R berkali-kali.
2. Jika dihitung dengan menjumlahkan berulang kali (looping) tiap ada permintaan, solusinya tidak efisien. Terapkan solusi optimal dengan merancang larik akumulasi 1 dimensi (prefix sum array) berukuran 8 (atau 9 dengan sentinel).
3. Hitung nilai larik akumulasi tersebut dan terapkan untuk menyelesaikan kueri rentang tanpa iterasi berulang.

Pertanyaan:

1. Rancang dan hitunglah isi larik akumulasi 'pref' berukuran 8 elemen (0-indexed: jam 1 di indeks 0 hingga jam 8 di indeks 7) di mana pref[i] menyimpan jumlahan daya dari jam 1 hingga jam ke-(i+1)!

2. Terapkan rancangan larik akumulasi tersebut untuk menghitung total konsumsi daya dari jam ke-3 hingga jam ke-6 secara langsung menggunakan satu operasi pengurangan!

Tabel 8 kolom untuk elemen larik akumulasi (Indeks 0-7 dan Nilai), serta 3 baris perhitungan matematis penerapan kueri rentang.

Kegiatan 3: Menerapkan Rancangan Larik Terpadu untuk Solusi Optimal Masalah Riwayat Data

Estimasi: 30 menit

Alat & Bahan:

• Kertas kerja LKPD
• Alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Skenario: Sebuah sensor cerdas mencatat 6 data pembacaan suhu: [28, 32, 30, 35, 31, 33]. Sistem membutuhkan solusi untuk menemukan pembacaan suhu tertinggi dan menghitung deviasi (selisih) setiap data terhadap suhu tertinggi tersebut secara optimal.
2. Rancang struktur data larik selisih (deviasi) dan terapkan algoritma pemrosesan bertahap yang paling efisien.
3. Tuliskan hasil akhir penerapan rancangan larik tersebut.

Pertanyaan:

1. Terapkan pencarian nilai optimal maksimum dari larik suhu tersebut dan tentukan nilainya!

2. Terapkan perancangan larik baru bernama 'deviasi' berukuran 6 elemen, di mana tiap elemen ke-i bernilai (max - suhu[i]). Tuliskan isi seluruh elemen larik deviasi tersebut!

Kolom isian nilai maksimum serta tabel 6 baris/kolom untuk rincian perhitungan dan isi larik deviasi.

REFLEKSI

1. Bagaimana pemilihan rancangan indeks larik 1 dimensi yang tepat dapat mempercepat eksekusi solusi dibandingkan metode pencarian sekuensial?

2. Pada jenis masalah komputasi apa saja teknik rancangan larik akumulasi (prefix sum) paling optimal diterapkan dalam kehidupan nyata?

3. Bagian mana dari perancangan struktur data larik hari ini yang membutuhkan ketelitian komputasi paling tinggi?