diff --git a/ZelentsovAV/bst.py b/ZelentsovAV/bst.py deleted file mode 100644 index 47d1144..0000000 --- a/ZelentsovAV/bst.py +++ /dev/null @@ -1,79 +0,0 @@ -def bst_insert(root, name, phone): - new_node = {'name': name, 'phone': phone, 'left': None, 'right': None} - - if root is None: - return new_node - - current = root - while True: - if name < current['name']: - if current['left'] is None: - current['left'] = new_node - break - else: - current = current['left'] - elif name > current['name']: - if current['right'] is None: - current['right'] = new_node - break - else: - current = current['right'] - else: - current['phone'] = phone - break - - return root - -def bst_find(root, name): #Итеративный поиск в BST - current = root - while current is not None: - if name == current['name']: - return current['phone'] - elif name < current['name']: - current = current['left'] - else: - current = current['right'] - return None - -def bst_find_min(root): #Поиск минимального узла - current = root - while current['left'] is not None: - current = current['left'] - return current - -def bst_delete(root, name): # Рекурсия только в глубину - if root is None: - return None - - if name < root['name']: - root['left'] = bst_delete(root['left'], name) - elif name > root['name']: - root['right'] = bst_delete(root['right'], name) - else: - if root['left'] is None: - return root['right'] - elif root['right'] is None: - return root['left'] - else: - min_node = bst_find_min(root['right']) - root['name'] = min_node['name'] - root['phone'] = min_node['phone'] - root['right'] = bst_delete(root['right'], min_node['name']) - return root - -def bst_list_all(root, records=None): #Возвращает отсортированные записи - if records is None: - records = [] - - stack = [] - current = root - - while stack or current: - while current is not None: - stack.append(current) - current = current['left'] - current = stack.pop() - records.append((current['name'], current['phone'])) - current = current['right'] - - return records \ No newline at end of file diff --git a/ZelentsovAV/config.py b/ZelentsovAV/config.py deleted file mode 100644 index d1eb5b4..0000000 --- a/ZelentsovAV/config.py +++ /dev/null @@ -1,3 +0,0 @@ -N = 10000 # Количество записей -REPEATS = 5 # Количество повторений каждого эксперимента -HASH_TABLE_SIZE = 1000 # Размер хеш-таблиц \ No newline at end of file diff --git a/ZelentsovAV/docs/data/results.csv b/ZelentsovAV/docs/data/results.csv deleted file mode 100644 index 466ba23..0000000 --- a/ZelentsovAV/docs/data/results.csv +++ /dev/null @@ -1,19 +0,0 @@ -Структура,Режим,Операция,Повтор1,Повтор2,Повтор3,Повтор4,Повтор5,Среднее,Стд_откл -linkedlist,случайный,вставка,6.12412660010159,6.453428599983454,6.0159983998164535,5.846197799779475,6.687424399890006,6.225435159914196,0.3044218200660184 -linkedlist,случайный,поиск,0.04134450014680624,0.04073229990899563,0.042916799895465374,0.04113580007106066,0.05696159973740578,0.044618199951946734,0.006216087497843716 -linkedlist,случайный,удаление,0.026781500317156315,0.027109399437904358,0.030823000706732273,0.02719919942319393,0.03118100017309189,0.028618820011615753,0.001954103193777089 -linkedlist,отсортированный,вставка,6.631766900420189,5.748658500611782,5.798537000082433,6.062226499430835,5.308409399352968,5.909919659979641,0.43462320783889524 -linkedlist,отсортированный,поиск,0.006313499994575977,0.005670599639415741,0.005590200424194336,0.005645200610160828,0.005786299705505371,0.005801160074770451,0.0002640402924000638 -linkedlist,отсортированный,удаление,0.0005609998479485512,0.0005288999527692795,0.0005288999527692795,0.0006311992183327675,0.0005285991355776787,0.0005557196214795113,3.9747101397961354e-05 -hashtable,случайный,вставка,0.4039090992882848,0.43919940013438463,0.5127053996548057,0.4458825998008251,0.5722195003181696,0.47478319983929396,0.06009411868526661 -hashtable,случайный,поиск,0.0011500995606184006,0.0015127994120121002,0.0014458000659942627,0.0015266994014382362,0.0016105994582176208,0.001449199579656124,0.0001584761558930157 -hashtable,случайный,удаление,0.0006000008434057236,0.0006478000432252884,0.0006513996049761772,0.0006491998210549355,0.0006536999717354774,0.0006404200568795205,2.0308460750476644e-05 -hashtable,отсортированный,вставка,0.41475220024585724,0.36477189976722,0.4018732002004981,0.34626630041748285,0.3364391000941396,0.37282054014503957,0.030645843485620654 -hashtable,отсортированный,поиск,0.00014910008758306503,0.00021160021424293518,0.00014139991253614426,0.00013990048319101334,0.00014150049537420273,0.0001567002385854721,2.763741512756699e-05 -hashtable,отсортированный,удаление,0.00010520033538341522,0.00011090002954006195,9.95006412267685e-05,9.809993207454681e-05,9.940005838871002e-05,0.0001026201993227005,4.811371049160917e-06 -bst,случайный,вставка,0.02877839934080839,0.023240000009536743,0.023904399946331978,0.02267790026962757,0.02133959997445345,0.023988059908151626,0.0025394803712577006 -bst,случайный,поиск,0.00018490012735128403,0.00017419923096895218,0.0001809997484087944,0.0001767994835972786,0.0001687007024884224,0.00017711985856294632,5.569578481417004e-06 -bst,случайный,удаление,0.00012159999459981918,0.0001150006428360939,0.0001226002350449562,0.00011949986219406128,0.00011199992150068283,0.00011814013123512268,4.0316401567625745e-06 -bst,отсортированный,вставка,6.140015699900687,7.042814400047064,6.089983900077641,7.145617099478841,7.014688899740577,6.686623999848962,0.46902726732451255 -bst,отсортированный,поиск,0.0004746001213788986,0.0004603993147611618,0.0005575995892286301,0.0004612002521753311,0.0005747005343437195,0.0005056999623775482,4.9908362408772585e-05 -bst,отсортированный,удаление,0.0007436992600560188,0.0007255999371409416,0.0007277000695466995,0.0007218997925519943,0.0010781008750200272,0.0007993999868631362,0.00013954953359056988 diff --git a/ZelentsovAV/docs/performance_chart.png b/ZelentsovAV/docs/performance_chart.png deleted file mode 100644 index fd663f1..0000000 Binary files a/ZelentsovAV/docs/performance_chart.png and /dev/null differ diff --git a/ZelentsovAV/docs/report.md b/ZelentsovAV/docs/report.md deleted file mode 100644 index 2febb20..0000000 --- a/ZelentsovAV/docs/report.md +++ /dev/null @@ -1,85 +0,0 @@ -# Отчёт по лабораторной работе - -## Цель работы - -Реализовать три структуры данных «с нуля» (связный список, хеш-таблица, двоичное дерево поиска), применить их для хранения записей телефонного справочника и экспериментально сравнить производительность основных операций. - -## Параметры эксперимента - -- Количество записей: 10000 -- Количество повторов каждого теста: 5 -- Размер хеш-таблицы: 1000 корзин - -## Результаты экспериментов - -### 1. Связный список - -| Режим | Вставка (сек) | Поиск (сек) | Удаление (сек) | -|-------|---------------|-------------|----------------| -| Случайный | 6.2254 | 0.0446 | 0.0286 | -| Отсортированный | 5.9099 | 0.0058 | 0.0006 | - -### 2. Хеш-таблица - -| Режим | Вставка (сек) | Поиск (сек) | Удаление (сек) | -|-------|---------------|-------------|----------------| -| Случайный | 0.4748 | 0.0014 | 0.0006 | -| Отсортированный | 0.3728 | 0.0002 | 0.0001 | - -### 3. Двоичное дерево поиска (BST) - -| Режим | Вставка (сек) | Поиск (сек) | Удаление (сек) | -|-------|---------------|-------------|----------------| -| Случайный | 0.0240 | 0.0002 | 0.0001 | -| Отсортированный | 6.6866 | 0.0005 | 0.0008 | - -## Анализ результатов - -### 1. Влияние порядка данных на BST -При добавлении уже отсортированных элементов BST вырождается в линейную структуру — сложность падает с O(log n) до O(n). -Время вставки выросло с 0.0240 до 6.6866 секунд — замедление в 278.7 раза. - -### 2. Почему хеш-таблица не чувствительна к порядку - -Хеш-функция равномерно распределяет ключи по корзинам независимо от их исходного порядка. Поэтому последовательность добавления практически не влияет на производительность. -Сравнение случайного и упорядоченного ввода: -- Случайный режим: 0.4748 с -- Упорядоченный режим: 0.3728 с -- Различие: 0.79 - -### 3. Почему связный список медленный при поиске - -Поиск в связном списке требует линейного обхода O(n) — структура не поддерживает произвольный доступ. Это делает его непригодным для крупных справочников, где нужен быстрый поиск по ключу. - -Сравнение скорости поиска на случайных данных: -- LinkedList: 0.0446 сек -- HashTable: 0.0014 сек (преимущество в 30.8) -- BST: 0.0002 сек - -### 4. Сравнение удаления - -| Структура | Сложность | Время на 50 удалений (случайные данные) | -|-----------|-----------|------------------------------------------| -| Связный список | O(n) | 0.0286 сек| -| Хеш-таблица | O(1) в среднем | 0.0006 сек | -| BST | O(log n) в среднем | 0.0001 сек | - -## Вывод: - -| Задача | Рекомендация | Почему | -|--------|-------------|--------| -| Частый поиск | Хеш-таблица | O(1) в среднем, не зависит от порядка | -| Частые вставки/удаления | Хеш-таблица | Амортизированное O(1) | -| Нужен отсортированный вывод | Сбалансированное дерево (AVL/Red-Black) | In-order обход даёт сортировку | -| Мало данных (<100 элементов) | Связный список или массив | Простота, накладные расходы не оправданы | -| Последовательный доступ (очередь/стек) | Связный список | Вставка/удаление в начало/конец за O(1) | - -## Заключение -Проведённый эксперимент подтверждает теоретические оценки сложности: - -1. **Небалансированное BST это плохой выбор** при работе с реальными данными, которые могут оказаться упорядоченными. Деградация до O(n) делает его непригодным для надёжных систем. - -2. **Хеш-таблица показывает стабильные результаты** вне зависимости от порядка входных данных — ключевое преимущество для телефонного справочника с произвольными именами абонентов. - -3. **Связный список — нишевый инструмент**, эффективный только при работе с малыми объёмами данных. - diff --git a/ZelentsovAV/experiment.py b/ZelentsovAV/experiment.py deleted file mode 100644 index 505d5b2..0000000 --- a/ZelentsovAV/experiment.py +++ /dev/null @@ -1,90 +0,0 @@ -import time -import numpy as np -from linkedlist import ll_insert, ll_find, ll_delete -from hashtable import ht_create, ht_insert, ht_find, ht_delete -from bst import bst_insert, bst_find, bst_delete - -def measure_insert(records, struct_type, params=None): #Замер времени вставки всех записей - start = time.perf_counter() - - if struct_type == 'linkedlist': - head = None - for name, phone in records: - head = ll_insert(head, name, phone) - result = head - - elif struct_type == 'hashtable': - size = params.get('size', 1000) if params else 1000 - buckets = ht_create(size) - for name, phone in records: - ht_insert(buckets, name, phone) - result = buckets - - elif struct_type == 'bst': - root = None - for name, phone in records: - root = bst_insert(root, name, phone) - result = root - - end = time.perf_counter() - return end - start, result - -def measure_find(structure, names_to_find, struct_type): #Замер времени поиска записей - start = time.perf_counter() - - for name in names_to_find: - if struct_type == 'linkedlist': - ll_find(structure, name) - elif struct_type == 'hashtable': - ht_find(structure, name) - elif struct_type == 'bst': - bst_find(structure, name) - - end = time.perf_counter() - return end - start - -def measure_delete(structure, names_to_delete, struct_type): #Замер времени удаления записей - start = time.perf_counter() - - for name in names_to_delete: - if struct_type == 'linkedlist': - structure = ll_delete(structure, name) - elif struct_type == 'hashtable': - ht_delete(structure, name) - elif struct_type == 'bst': - structure = bst_delete(structure, name) - - end = time.perf_counter() - return end - start, structure - -def run_single_experiment(struct_type, mode, data_records, names_to_find, names_to_delete, repeats, params=None): #Запуск одного эксперимента - insert_times = [] - find_times = [] - delete_times = [] - - for i in range(repeats): - if struct_type == 'hashtable': - insert_time, structure = measure_insert(data_records, struct_type, params) - else: - insert_time, structure = measure_insert(data_records, struct_type) - insert_times.append(insert_time) - - find_time = measure_find(structure, names_to_find, struct_type) - find_times.append(find_time) - - delete_time, structure = measure_delete(structure, names_to_delete, struct_type) - delete_times.append(delete_time) - - return { - 'structure': struct_type, - 'mode': mode, - 'insert_mean': np.mean(insert_times), - 'insert_std': np.std(insert_times), - 'insert_all': insert_times, - 'find_mean': np.mean(find_times), - 'find_std': np.std(find_times), - 'find_all': find_times, - 'delete_mean': np.mean(delete_times), - 'delete_std': np.std(delete_times), - 'delete_all': delete_times - } \ No newline at end of file diff --git a/ZelentsovAV/generator.py b/ZelentsovAV/generator.py deleted file mode 100644 index 3691bec..0000000 --- a/ZelentsovAV/generator.py +++ /dev/null @@ -1,18 +0,0 @@ -import random - -def generate_test_data(N): #Генерирует N записей с именами User_00000 ... User_N-1 - records = [(f"User_{i:05d}", f"+7-999-{i:05d}") for i in range(N)] - - records_shuffled = records.copy() - random.shuffle(records_shuffled) - - records_sorted = sorted(records, key=lambda x: x[0]) - - return records, records_shuffled, records_sorted - -def get_names_for_operations(records, num_find=100, num_delete=50, num_nonexistent=10): #Подготавливает имена для операций поиска и удаления - existing_names = [name for name, _ in records[:num_find + num_delete]] - names_to_find = existing_names[:num_find] + [f"None_{i}" for i in range(num_nonexistent)] - names_to_delete = existing_names[num_find:num_find + num_delete] - - return names_to_find, names_to_delete \ No newline at end of file diff --git a/ZelentsovAV/hashtable.py b/ZelentsovAV/hashtable.py deleted file mode 100644 index 363f9f1..0000000 --- a/ZelentsovAV/hashtable.py +++ /dev/null @@ -1,29 +0,0 @@ -from linkedlist import ll_insert, ll_find, ll_delete, ll_list_all - -def hash_function(name, size): - return sum(ord(c) for c in name) % size - -def ht_create(size): - return [None] * size - -def ht_insert(buckets, name, phone): - index = hash_function(name, len(buckets)) - buckets[index] = ll_insert(buckets[index], name, phone) - -def ht_find(buckets, name): - index = hash_function(name, len(buckets)) - return ll_find(buckets[index], name) - -def ht_delete(buckets, name): - index = hash_function(name, len(buckets)) - buckets[index] = ll_delete(buckets[index], name) - -def ht_list_all(buckets): - records = [] - for bucket in buckets: - current = bucket - while current is not None: - records.append((current['name'], current['phone'])) - current = current['next'] - records.sort(key=lambda x: x[0]) - return records \ No newline at end of file diff --git a/ZelentsovAV/linkedlist.py b/ZelentsovAV/linkedlist.py deleted file mode 100644 index d83ca7d..0000000 --- a/ZelentsovAV/linkedlist.py +++ /dev/null @@ -1,47 +0,0 @@ -def ll_insert(head, name, phone): #Oбновление записи в связном списке - if head is None: - return {'name': name, 'phone': phone, 'next': None} - current = head - while current is not None: - if current['name'] == name: - current['phone'] = phone - return head - current = current['next'] - new_node = {'name': name, 'phone': phone, 'next': None} - current = head - while current['next'] is not None: - current = current['next'] - current['next'] = new_node - return head - -def ll_find(head, name): #Поиск телефона по имени - current = head - while current is not None: - if current['name'] == name: - return current['phone'] - current = current['next'] - return None - -def ll_delete(head, name): #Удаление записи по имени - if head is None: - return None - - if head['name'] == name: - return head['next'] - - current = head - while current['next'] is not None: - if current['next']['name'] == name: - current['next'] = current['next']['next'] - return head - current = current['next'] - return head - -def ll_list_all(head): #Сбор всех записей и сортировка по имени - records = [] - current = head - while current is not None: - records.append((current['name'], current['phone'])) - current = current['next'] - records.sort(key=lambda x: x[0]) - return records \ No newline at end of file diff --git a/ZelentsovAV/main.py b/ZelentsovAV/main.py deleted file mode 100644 index 6d34384..0000000 --- a/ZelentsovAV/main.py +++ /dev/null @@ -1,51 +0,0 @@ -from config import N, REPEATS, HASH_TABLE_SIZE -from generator import generate_test_data, get_names_for_operations -from experiment import run_single_experiment -from rezults import save_to_csv, plot_results, print_analysis, save_report_md - -def main(): - print(f"Количество записей: {N}") - print(f"Количество повторов: {REPEATS}") - print(f"Размер хеш-таблицы: {HASH_TABLE_SIZE}") - print() - - records, records_shuffled, records_sorted = generate_test_data(N) - names_to_find, names_to_delete = get_names_for_operations(records) - - experiments = [ - ('linkedlist', 'случайный', records_shuffled), - ('linkedlist', 'отсортированный', records_sorted), - ('hashtable', 'случайный', records_shuffled), - ('hashtable', 'отсортированный', records_sorted), - ('bst', 'случайный', records_shuffled), - ('bst', 'отсортированный', records_sorted), - ] - - results = [] - - for struct_type, mode, data_records in experiments: - print(f"Тестирование: {struct_type} - {mode}") - - params = {'size': HASH_TABLE_SIZE} if struct_type == 'hashtable' else None - - result = run_single_experiment( - struct_type, mode, data_records, - names_to_find, names_to_delete, - REPEATS, params - ) - - results.append(result) - - print(f" Insert: {result['insert_mean']:.4f} ± {result['insert_std']:.4f} sec") - print(f" Find: {result['find_mean']:.4f} ± {result['find_std']:.4f} sec") - print(f" Delete: {result['delete_mean']:.4f} ± {result['delete_std']:.4f} sec") - print() - - save_to_csv(results) - plot_results(results) - save_report_md(results) - print_analysis(results) - - -if __name__ == "__main__": - main() \ No newline at end of file diff --git a/ZelentsovAV/rezults.py b/ZelentsovAV/rezults.py deleted file mode 100644 index 99ab814..0000000 --- a/ZelentsovAV/rezults.py +++ /dev/null @@ -1,288 +0,0 @@ -import csv -import os -import numpy as np -from matplotlib import pyplot as plt - -def ensure_directories(): - os.makedirs('docs/data', exist_ok=True) - -def save_to_csv(results, filename="docs/data/results.csv"): - ensure_directories() - - with open(filename, 'w', newline='', encoding='utf-8') as f: - writer = csv.writer(f) - writer.writerow(['Структура', 'Режим', 'Операция', - 'Повтор1', 'Повтор2', 'Повтор3', 'Повтор4', 'Повтор5', - 'Среднее', 'Стд_откл']) - - for res in results: - struct_name = res['structure'] - mode = res['mode'] - - for op, times, mean, std in [ - ('вставка', res['insert_all'], res['insert_mean'], res['insert_std']), - ('поиск', res['find_all'], res['find_mean'], res['find_std']), - ('удаление', res['delete_all'], res['delete_mean'], res['delete_std']) - ]: - row = [struct_name, mode, op] + times + [mean, std] - writer.writerow(row) - -def plot_results(results, filename="docs/performance_chart.png"): - ensure_directories() - struct_names = { - 'linkedlist': 'LinkedList', - 'hashtable': 'HashTable', - 'bst': 'BST' - } - - operations = ['insert', 'find', 'delete'] - op_names = {'insert': 'Вставка', 'find': 'Поиск', 'delete': 'Удаление'} - random_data = {} - sorted_data = {} - - for res in results: - struct_name = struct_names.get(res['structure'], res['structure']) - mode = res['mode'] - - if mode == 'случайный': - random_data[struct_name] = { - 'insert': res['insert_mean'], - 'find': res['find_mean'], - 'delete': res['delete_mean'] - } - else: - sorted_data[struct_name] = { - 'insert': res['insert_mean'], - 'find': res['find_mean'], - 'delete': res['delete_mean'] - } - - structure_order = ['LinkedList', 'HashTable', 'BST'] - - fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(15, 5)) - - for idx, op in enumerate(operations): - ax = axes[idx] - - x = np.arange(len(structure_order)) - width = 0.35 - - random_means = [] - sorted_means = [] - - for struct in structure_order: - if struct in random_data: - random_means.append(random_data[struct][op]) - else: - random_means.append(0) - - if struct in sorted_data: - sorted_means.append(sorted_data[struct][op]) - else: - sorted_means.append(0) - - if not random_means and not sorted_means: - print(f" Нет данных для операции {op}") - continue - - bars1 = ax.bar(x - width/2, random_means, width, - label='Случайный порядок', color='skyblue') - bars2 = ax.bar(x + width/2, sorted_means, width, - label='Отсортированный порядок', color='salmon') - - ax.set_xlabel('Структура данных') - ax.set_ylabel('Время (секунды)') - ax.set_title(f'{op_names.get(op, op)}') - ax.set_xticks(x) - ax.set_xticklabels(structure_order) - ax.legend() - - for bar in bars1 + bars2: - height = bar.get_height() - if height > 0: - ax.annotate(f'{height:.3f}', - xy=(bar.get_x() + bar.get_width() / 2, height), - xytext=(0, 3), textcoords="offset points", - ha='center', va='bottom', fontsize=8) - - plt.tight_layout() - plt.savefig(filename, dpi=150) - plt.show() - -def save_report_md(results, filename="docs/report.md"): - ensure_directories() - - results_dict = {} - for res in results: - key = (res['structure'], res['mode']) - results_dict[key] = res - - def get_val(struct, mode, field): - key = (struct, mode) - if key in results_dict:return results_dict[key][field] - return 0.0 - - ll_random_insert = get_val('linkedlist', 'случайный', 'insert_mean') - ll_random_find = get_val('linkedlist', 'случайный', 'find_mean') - ll_random_delete = get_val('linkedlist', 'случайный', 'delete_mean') - ll_sorted_insert = get_val('linkedlist', 'отсортированный', 'insert_mean') - ll_sorted_find = get_val('linkedlist', 'отсортированный', 'find_mean') - ll_sorted_delete = get_val('linkedlist', 'отсортированный', 'delete_mean') - - ht_random_insert = get_val('hashtable', 'случайный', 'insert_mean') - ht_random_find = get_val('hashtable', 'случайный', 'find_mean') - ht_random_delete = get_val('hashtable', 'случайный', 'delete_mean') - ht_sorted_insert = get_val('hashtable', 'отсортированный', 'insert_mean') - ht_sorted_find = get_val('hashtable', 'отсортированный', 'find_mean') - ht_sorted_delete = get_val('hashtable', 'отсортированный', 'delete_mean') - - bst_random_insert = get_val('bst', 'случайный', 'insert_mean') - bst_random_find = get_val('bst', 'случайный', 'find_mean') - bst_random_delete = get_val('bst', 'случайный', 'delete_mean') - bst_sorted_insert = get_val('bst', 'отсортированный', 'insert_mean') - bst_sorted_find = get_val('bst', 'отсортированный', 'find_mean') - bst_sorted_delete = get_val('bst', 'отсортированный', 'delete_mean') - - from datetime import datetime - - report_content = f"""# Отчёт по лабораторной работе - -## Цель работы - -Реализовать три структуры данных «с нуля» (связный список, хеш-таблица, двоичное дерево поиска), применить их для хранения записей телефонного справочника и экспериментально сравнить производительность основных операций. - -## Параметры эксперимента - -- Количество записей: 10000 -- Количество повторов каждого теста: 5 -- Размер хеш-таблицы: 1000 корзин - -## Результаты экспериментов - -### 1. Связный список - -| Режим | Вставка (сек) | Поиск (сек) | Удаление (сек) | -|-------|---------------|-------------|----------------| -| Случайный | {ll_random_insert:.4f} | {ll_random_find:.4f} | {ll_random_delete:.4f} | -| Отсортированный | {ll_sorted_insert:.4f} | {ll_sorted_find:.4f} | {ll_sorted_delete:.4f} | - -### 2. Хеш-таблица - -| Режим | Вставка (сек) | Поиск (сек) | Удаление (сек) | -|-------|---------------|-------------|----------------| -| Случайный | {ht_random_insert:.4f} | {ht_random_find:.4f} | {ht_random_delete:.4f} | -| Отсортированный | {ht_sorted_insert:.4f} | {ht_sorted_find:.4f} | {ht_sorted_delete:.4f} | - -### 3. Двоичное дерево поиска (BST) - -| Режим | Вставка (сек) | Поиск (сек) | Удаление (сек) | -|-------|---------------|-------------|----------------| -| Случайный | {bst_random_insert:.4f} | {bst_random_find:.4f} | {bst_random_delete:.4f} | -| Отсортированный | {bst_sorted_insert:.4f} | {bst_sorted_find:.4f} | {bst_sorted_delete:.4f} | - -## Анализ результатов - -### 1. Влияние порядка данных на BST -При добавлении уже отсортированных элементов BST вырождается в линейную структуру — сложность падает с O(log n) до O(n). -Время вставки выросло с {bst_random_insert:.4f} до {bst_sorted_insert:.4f} секунд — замедление в {bst_sorted_insert/bst_random_insert:.1f} раза. - -### 2. Почему хеш-таблица не чувствительна к порядку - -Хеш-функция равномерно распределяет ключи по корзинам независимо от их исходного порядка. Поэтому последовательность добавления практически не влияет на производительность. -Сравнение случайного и упорядоченного ввода: -- Случайный режим: {ht_random_insert:.4f} с -- Упорядоченный режим: {ht_sorted_insert:.4f} с -- Различие: {ht_sorted_insert/ht_random_insert:.2f} - -### 3. Почему связный список медленный при поиске - -Поиск в связном списке требует линейного обхода O(n) — структура не поддерживает произвольный доступ. Это делает его непригодным для крупных справочников, где нужен быстрый поиск по ключу. - -Сравнение скорости поиска на случайных данных: -- LinkedList: {ll_random_find:.4f} сек -- HashTable: {ht_random_find:.4f} сек (преимущество в {ll_random_find/ht_random_find:.1f}) -- BST: {bst_random_find:.4f} сек - -### 4. Сравнение удаления - -| Структура | Сложность | Время на 50 удалений (случайные данные) | -|-----------|-----------|------------------------------------------| -| Связный список | O(n) | {ll_random_delete:.4f} сек| -| Хеш-таблица | O(1) в среднем | {ht_random_delete:.4f} сек | -| BST | O(log n) в среднем | {bst_random_delete:.4f} сек | - -## Вывод: - -| Задача | Рекомендация | Почему | -|--------|-------------|--------| -| Частый поиск | Хеш-таблица | O(1) в среднем, не зависит от порядка | -| Частые вставки/удаления | Хеш-таблица | Амортизированное O(1) | -| Нужен отсортированный вывод | Сбалансированное дерево (AVL/Red-Black) | In-order обход даёт сортировку | -| Мало данных (<100 элементов) | Связный список или массив | Простота, накладные расходы не оправданы | -| Последовательный доступ (очередь/стек) | Связный список | Вставка/удаление в начало/конец за O(1) | - -## Заключение -Проведённый эксперимент подтверждает теоретические оценки сложности: - -1. **Небалансированное BST это плохой выбор** при работе с реальными данными, которые могут оказаться упорядоченными. Деградация до O(n) делает его непригодным для надёжных систем. - -2. **Хеш-таблица показывает стабильные результаты** вне зависимости от порядка входных данных — ключевое преимущество для телефонного справочника с произвольными именами абонентов. - -3. **Связный список — нишевый инструмент**, эффективный только при работе с малыми объёмами данных. - -""" - - with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f: - f.write(report_content) - -def print_analysis(results): - print("\n" + "="*60) - print("Анализ результатов") - print("="*60) - - best_insert = min(results, key=lambda x: x['insert_mean']) - best_find = min(results, key=lambda x: x['find_mean']) - best_delete = min(results, key=lambda x: x['delete_mean']) - - print(f"\n Лучшая для вставки: {best_insert['structure']} ({best_insert['mode']}) - {best_insert['insert_mean']:.4f} сек") - print(f" Лучшая для поиска: {best_find['structure']} ({best_find['mode']}) - {best_find['find_mean']:.4f} сек") - print(f" Лучшая для удаления: {best_delete['structure']} ({best_delete['mode']}) - {best_delete['delete_mean']:.4f} сек") - - bst_random = None - bst_sorted = None - for res in results: - if res['structure'] == 'bst' and res['mode'] == 'случайный': - bst_random = res - elif res['structure'] == 'bst' and res['mode'] == 'отсортированный': - bst_sorted = res - - if bst_random and bst_sorted: - print("\n Влияние порядка данных на BST:") - print(f" Вставка: случайный {bst_random['insert_mean']:.4f} сек vs отсортированный {bst_sorted['insert_mean']:.4f} сек") - print(f" Деградация в {bst_sorted['insert_mean']/bst_random['insert_mean']:.1f}x") - - ht_random = None - ht_sorted = None - for res in results: - if res['structure'] == 'hashtable' and res['mode'] == 'случайный': - ht_random = res - elif res['structure'] == 'hashtable' and res['mode'] == 'отсортированный': - ht_sorted = res - - if ht_random and ht_sorted: - print("\n Чувствительность хеш-таблицы к порядку:") - print(f" Вставка: случайный {ht_random['insert_mean']:.4f} сек vs отсортированный {ht_sorted['insert_mean']:.4f} сек") - print(f" Отношение: {ht_sorted['insert_mean']/ht_random['insert_mean']:.2f}x (почти не чувствительна)") - - ll_random = None - for res in results: - if res['structure'] == 'linkedlist' and res['mode'] == 'случайный': - ll_random = res - elif res['structure'] == 'hashtable' and res['mode'] == 'случайный': - ht_random = res - - if ll_random and ht_random: - print("\n Сравнение скорости поиска:") - print(f" LinkedList: {ll_random['find_mean']:.4f} сек") - print(f" HashTable: {ht_random['find_mean']:.4f} сек") - print(f" HashTable быстрее в {ll_random['find_mean']/ht_random['find_mean']:.1f} раз") \ No newline at end of file