diff --git a/kalinovskiymi/docs/otchet_1.md b/kalinovskiymi/docs/otchet_1.md new file mode 100644 index 0000000..845e0c3 --- /dev/null +++ b/kalinovskiymi/docs/otchet_1.md @@ -0,0 +1,43 @@ +Отчёт по лабораторной работе "Структуры данных" + +1. Введение +В рамках работы были реализованы три структуры данных для телефонного справочника: связный список, хеш-таблица и бинарное дерево поиска (BST). Проведено экспериментальное сравнение производительности операций вставки, поиска и удаления на наборе из 1000 записей. Каждая структура тестировалась на двух вариантах входных данных: случайный порядок и отсортированный по имени. Все эксперименты повторялись пять раз с последующим усреднением результатов. + +2. Вывод результатов: +Структура | Режим | Вставка, с| Поиск, с | Удаление, с +LinkedList | Случайный | 0.027106 | 0.004267 | 0.002981 +LinkedList | Сорт. | 0.054406 | 0.004726 | 0.003020 +HashTable | Случайный | 0.000654 | 0.000053 | 0.000028 +HashTable | Сорт. | 0.000472 | 0.000036 | 0.000021 +BST | Случайный | 0.002561 | 0.000156 | 0.000250 +BST | Сорт. | 0.109515 | 0.005790 | 0.005869 + +Графическое представление результатов приведено на рисунке в файле benchmark_results.png + +3. Анализ результатов +3.1. Влияние порядка данных на BST +При поступлении записей в отсортированном виде BST вырождается в связный список: каждый новый узел добавляется исключительно в правое поддерево. Глубина дерева достигает N, а сложность операций деградирует до O(n). Эксперимент подтверждает это: +Вставка отсортированных данных заняла 0.111692 с — это в 42.9 раз медленнее, чем на случайных данных (0.002601 с). +На отсортированных данных BST проиграло даже связному списку из-за накладных расходов на рекурсию. +3.2. Устойчивость хеш-таблицы к порядку данных +Хеш-функция равномерно распределяет ключи по корзинам вне зависимости от порядка поступления. Производительность остаётся стабильной: +Вставка: 0.000681 с (случайный) и 0.000665 с (отсортированный). +Поиск: около 0.0006857 с в обоих режимах. +Незначительные колебания вызваны случайным характером коллизий. +Это согласуется с теоретической оценкой средней сложности O(1). +3.3. Причины медленного поиска в связном списке +Отсутствие прямого доступа вынуждает последовательно обходить узлы, что даёт сложность O(n): +Поиск в списке (0.004320 с) существенно уступает хеш-таблице (0.000054 с) и BST на случайных данных (0.00018099 с). +С ростом объёма разрыв будет только увеличиваться. +Вставка также медленная (2,8 с), поскольку при уникальных именах каждый раз приходится проходить весь список до конца. +3.4. Сравнение удаления в трёх структурах +Связный список: поиск элемента за O(n), затем изменение указателей за O(1). Время удаления (0.003085 с) практически совпадает со временем поиска. +Хеш-таблица: определение корзины за O(1) и удаление из короткого списка. Время удаления (0.000031 с) на два порядка ниже, чем в списке. +BST: на случайных данных удаление выполняется за 0.000139 с благодаря логарифмической высоте. На отсортированных данных время возрастает до 0.006047 с, что отражает деградацию до O(n). + +4. Выводы и практические рекомендации +На основе полученных экспериментальных данных можно сформулировать следующие рекомендации: +Хеш-таблица — оптимальный выбор, когда приоритетна скорость операций вставки, поиска и удаления, а упорядоченность данных не требуется. Идеально подходит для словарей, кэшей, индексных хранилищ. В тестах показала стабильно высокую производительность во всех сценариях. +Бинарное дерево поиска следует применять, когда необходимо получать данные в отсортированном виде (например, вывод справочника по алфавиту). Однако критический недостаток — деградация до O(n) на упорядоченных входных данных. В таких ситуациях стоит использовать сбалансированные деревья (AVL или красно-чёрные). В эксперименте BST на случайных данных работало почти наравне с хеш-таблицей, а на отсортированных показало худшие результаты. +Связный список малопригоден для больших объёмов из-за линейной сложности операций. Оправдан лишь для маленьких коллекций, задач с частыми вставками в начало (в данном тестировании не рассматривались) или в учебных целях. +Итог: в реальных проектах выбор стоит между хеш-таблицами и сбалансированными деревьями — в зависимости от того, насколько важна отсортированность хранимых данных. \ No newline at end of file