feat(linked-list): add basic node structure and insert function

This commit is contained in:
ivantsovma 2026-03-01 21:53:07 +03:00
parent 68114824da
commit 77bc58e44b
5 changed files with 440 additions and 0 deletions

136
docs/data/bst_phonebook.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,136 @@
import time
import csv
import random
import os
def create_node(name, phone):
"""Создает узел BST"""
return {'name': name, 'phone': phone, 'left': None, 'right': None}
def bst_insert(root, name, phone):
"""Вставляет запись в BST"""
if root is None:
return create_node(name, phone)
current = root
while True:
if name < current['name']:
if current['left'] is None:
current['left'] = create_node(name, phone)
break
current = current['left']
elif name > current['name']:
if current['right'] is None:
current['right'] = create_node(name, phone)
break
current = current['right']
else:
current['phone'] = phone
break
return root
def bst_find(root, name):
"""Ищет запись в BST"""
current = root
while current:
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):
"""Находит минимальный узел"""
if root is None:
return None
current = root
while current['left']:
current = current['left']
return current
def bst_delete(root, name):
"""Удаляет запись из BST"""
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']
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 generate_test_data(n=300):
"""Генерирует тестовые данные"""
records = [(f"User_{i:05d}", f"123-456-{i%10000:04d}") for i in range(n)]
records_shuffled = records.copy()
random.shuffle(records_shuffled)
records_sorted = sorted(records, key=lambda x: x[0])
return records_shuffled, records_sorted
def run_experiment():
print("BST ТЕЛЕФОННЫЙ СПРАВОЧНИК")
os.makedirs('docs/data', exist_ok=True)
n = 300
print(f"\nГенерация {n} тестовых записей...")
records_shuffled, records_sorted = generate_test_data(n)
results = []
# Тест 1: Случайный порядок
print("\n--- Тест 1: Случайный порядок ---")
root = None
start = time.perf_counter()
for name, phone in records_shuffled:
root = bst_insert(root, name, phone)
insert_time1 = time.perf_counter() - start
print(f"Вставка: {insert_time1:.4f} сек")
names_to_find = [records_shuffled[i][0] for i in range(30)]
start = time.perf_counter()
for name in names_to_find:
bst_find(root, name)
find_time1 = time.perf_counter() - start
print(f"Поиск 30 записей: {find_time1:.4f} сек")
# Тест 2: Отсортированный порядок
print("\n--- Тест 2: Отсортированный порядок ---")
root = None
start = time.perf_counter()
for name, phone in records_sorted:
root = bst_insert(root, name, phone)
insert_time2 = time.perf_counter() - start
print(f"Вставка: {insert_time2:.4f} сек")
# Сохраняем результаты
results.append(['BST', 'случайный', insert_time1, find_time1, 0])
results.append(['BST', 'отсортированный', insert_time2, 0, 0])
with open('docs/data/bst_results.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:
writer = csv.writer(f)
writer.writerow(['Структура', 'Режим', 'Время_вставки', 'Время_поиска', 'Время_удаления'])
writer.writerows(results)
print(f"\nРезультаты сохранены в docs/data/bst_results.csv")
print(f"\nСравнение:")
print(f"Случайный порядок вставки: {insert_time1:.4f} сек")
print(f"Отсортированный порядок вставки: {insert_time2:.4f} сек")
print(f"Разница: {insert_time2/insert_time1:.1f} раз")
if __name__ == "__main__":
run_experiment()

View File

@ -0,0 +1,3 @@
Структура,Режим,Время_вставки,Время_поиска,Время_удаления
BST,случайный,0.0002327000256627798,1.3399985618889332e-05,0
BST,отсортированный,0.0036721999058499932,0,0
1 Структура Режим Время_вставки Время_поиска Время_удаления
2 BST случайный 0.0002327000256627798 1.3399985618889332e-05 0
3 BST отсортированный 0.0036721999058499932 0 0

View File

@ -0,0 +1,46 @@
import csv
import os
def read_results(filename):
"""Читает результаты из CSV файла"""
results = []
try:
with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
reader = csv.reader(f)
next(reader) # Пропускаем заголовок
for row in reader:
results.append(row)
except:
print(f"Не удалось прочитать {filename}")
return results
def main():
print("СРАВНЕНИЕ СТРУКТУР ДАННЫХ")
# Читаем результаты
linked_list = read_results('docs/data/linked_list_results.csv')
hash_table = read_results('docs/data/hash_table_results.csv')
bst = read_results('docs/data/bst_results.csv')
print("\nРЕЗУЛЬТАТЫ")
print("\nСвязный список:")
for row in linked_list:
print(f" {row[1]}: вставка={row[2]} сек, поиск={row[3]} сек")
print("\nХеш-таблица:")
for row in hash_table:
print(f" {row[1]}: вставка={row[2]} сек, поиск={row[3]} сек")
print("\nBST:")
for row in bst:
print(f" {row[1]}: вставка={row[2]} сек, поиск={row[3]} сек")
print("ВЫВОДЫ:")
print("1. Хеш-таблица работает быстрее всего для поиска")
print("2. BST сильно замедляется на отсортированных данных")
print("3. Связный список самый медленный для всех операций")
print("4. Для частого поиска лучше использовать хеш-таблицу")
print("5. Для отсортированных данных BST неэффективен")
if __name__ == "__main__":
main()

View File

@ -0,0 +1,133 @@
import time
import csv
import random
import os
def create_node(name, phone):
"""Создает узел для бакета"""
return {'name': name, 'phone': phone, 'next': None}
def ll_insert(head, name, phone):
"""Вставка в связный список"""
new_node = create_node(name, phone)
if head is None:
return new_node
if head['name'] == name:
head['phone'] = phone
return head
current = head
while current['next']:
if current['next']['name'] == name:
current['next']['phone'] = phone
return head
current = current['next']
current['next'] = new_node
return head
def ll_find(head, name):
"""Поиск в связном списке"""
current = head
while current:
if current['name'] == name:
return current['phone']
current = current['next']
return None
def ll_delete(head, name):
"""Удаление из связного списка"""
if head is None:
return None
if head['name'] == name:
return head['next']
current = head
while current['next']:
if current['next']['name'] == name:
current['next'] = current['next']['next']
return head
current = current['next']
return head
def hash_function(name, table_size):
"""Простая хеш-функция"""
return sum(ord(c) for c in name) % table_size
def ht_insert(table, name, phone):
"""Вставка в хеш-таблицу"""
index = hash_function(name, len(table))
table[index] = ll_insert(table[index], name, phone)
def ht_find(table, name):
"""Поиск в хеш-таблице"""
index = hash_function(name, len(table))
return ll_find(table[index], name)
def ht_delete(table, name):
"""Удаление из хеш-таблицы"""
index = hash_function(name, len(table))
table[index] = ll_delete(table[index], name)
def generate_test_data(n=500):
"""Генерирует тестовые данные"""
records = [(f"User_{i:05d}", f"123-456-{i%10000:04d}") for i in range(n)]
random.shuffle(records)
return records
def run_experiment():
print("ХЕШ-ТАБЛИЦА ТЕЛЕФОННЫЙ СПРАВОЧНИК")
os.makedirs('docs/data', exist_ok=True)
# Создаем хеш-таблицу
table_size = 100
table = [None] * table_size
# Тестовые данные
n = 300
print(f"\nГенерация {n} тестовых записей...")
records = generate_test_data(n)
results = []
# Вставка
print("\n--- Тестирование ---")
start = time.perf_counter()
for name, phone in records:
ht_insert(table, name, phone)
insert_time = time.perf_counter() - start
print(f"Вставка: {insert_time:.4f} сек")
# Поиск
names_to_find = [records[i][0] for i in range(50)]
start = time.perf_counter()
for name in names_to_find:
ht_find(table, name)
find_time = time.perf_counter() - start
print(f"Поиск 50 записей: {find_time:.4f} сек")
# Удаление
names_to_delete = names_to_find[:25]
start = time.perf_counter()
for name in names_to_delete:
ht_delete(table, name)
delete_time = time.perf_counter() - start
print(f"Удаление 25 записей: {delete_time:.4f} сек")
results.append(['HashTable', 'случайный', insert_time, find_time, delete_time])
# Сохраняем результаты
with open('docs/data/hash_table_results.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:
writer = csv.writer(f)
writer.writerow(['Структура', 'Режим', 'Время_вставки', 'Время_поиска', 'Время_удаления'])
writer.writerows(results)
print(f"\nРезультаты сохранены в docs/data/hash_table_results.csv")
if __name__ == "__main__":
run_experiment()

View File

@ -0,0 +1,122 @@
import time
import csv
import random
import os
def create_node(name, phone):
"""Создает новый узел списка"""
return {'name': name, 'phone': phone, 'next': None}
def ll_insert(head, name, phone):
"""Вставляет или обновляет запись"""
new_node = create_node(name, phone)
if head is None:
return new_node
current = head
prev = None
while current:
if current['name'] == name:
current['phone'] = phone
return head
prev = current
current = current['next']
prev['next'] = new_node
return head
def ll_find(head, name):
"""Ищет запись по имени"""
current = head
while current:
if current['name'] == name:
return current['phone']
current = current['next']
return None
def ll_delete(head, name):
"""Удаляет запись"""
if head is None:
return None
if head['name'] == name:
return head['next']
current = head
while current['next']:
if current['next']['name'] == name:
current['next'] = current['next']['next']
return head
current = current['next']
return head
def ll_list_all(head):
"""Собирает все записи"""
records = []
current = head
while current:
records.append((current['name'], current['phone']))
current = current['next']
return sorted(records, key=lambda x: x[0])
def generate_test_data(n=500):
"""Генерирует тестовые данные"""
records = [(f"User_{i:05d}", f"123-456-{i%10000:04d}") for i in range(n)]
records_shuffled = records.copy()
random.shuffle(records_shuffled)
records_sorted = sorted(records, key=lambda x: x[0])
return records_shuffled, records_sorted
def run_experiment():
print("LINKED LIST ТЕЛЕФОННЫЙ СПРАВОЧНИК")
# Создаем папку для результатов
os.makedirs('docs/data', exist_ok=True)
# Тестовые данные
n = 300 # Начинаем с 300 записей
print(f"\nГенерация {n} тестовых записей...")
records_shuffled, records_sorted = generate_test_data(n)
results = []
# Тестируем на случайных данных
print("\n--- Тестирование на случайных данных ---")
head = None
start = time.perf_counter()
for name, phone in records_shuffled:
head = ll_insert(head, name, phone)
insert_time = time.perf_counter() - start
print(f"Вставка: {insert_time:.4f} сек")
# Поиск
names_to_find = [records_shuffled[i][0] for i in range(50)]
start = time.perf_counter()
for name in names_to_find:
ll_find(head, name)
find_time = time.perf_counter() - start
print(f"Поиск 50 записей: {find_time:.4f} сек")
# Удаление
names_to_delete = names_to_find[:25]
start = time.perf_counter()
for name in names_to_delete:
head = ll_delete(head, name)
delete_time = time.perf_counter() - start
print(f"Удаление 25 записей: {delete_time:.4f} сек")
results.append(['LinkedList', 'случайный', insert_time, find_time, delete_time])
# Сохраняем результаты
with open('docs/data/linked_list_results.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:
writer = csv.writer(f)
writer.writerow(['Структура', 'Режим', 'Время_вставки', 'Время_поиска', 'Время_удаления'])
writer.writerows(results)
print(f"\nРезультаты сохранены в docs/data/linked_list_results.csv")
if __name__ == "__main__":
run_experiment()