vinichukan/docs/data/ conclusion.md

@@ -0,0 +1,83 @@
+##  Анализ результатов
+
+### **1. Как порядок входных данных влияет на скорость вставки в BST**
+
+BST работает быстро только если дерево сбалансировано.  
+При случайном порядке глубина дерева ≈ `O(log n)`, поэтому вставка быстрая.
+Но при отсортированных данных дерево вырождается в цепочку.
+Вставка становится:
+
+- **O(n)** на одну операцию  
+- **O(n²)** на вставку всех элементов  
+
+Это приводит к резкому росту времени (в эксперименте: **0.02 сек → 5.23 сек**).
+
+---
+
+### **2. Почему хеш‑таблица почти не чувствительна к порядку**
+
+Хеш‑функция распределяет элементы по бакетам независимо от порядка входа.  
+Поэтому:
+
+- вставка ≈ **O(1)**  
+- поиск ≈ **O(1)**  
+- удаление ≈ **O(1)**  
+
+Даже если данные отсортированы, хеш‑таблица работает одинаково быстро.
+
+---
+
+### **3. Почему связный список всегда медленный при поиске**
+
+Связный список не имеет индексов.  
+Поиск идёт последовательно: head → next → next → ...
+
+Поэтому:
+
+- поиск = **O(n)**  
+- вставка в конец = **O(n)**  
+- удаление = **O(n)**  
+
+Это делает его самой медленной структурой для телефонного справочника.
+
+---
+
+### **4. Как работает удаление в каждой структуре**
+
+####  Связный список
+- ищем предыдущий узел  
+- перенаправляем ссылки  
+- сложность: **O(n)**  
+
+####  Хеш‑таблица
+- вычисляем бакет  
+- удаляем элемент в маленьком списке внутри бакета  
+- сложность: **O(1)** в среднем  
+
+####  BST
+3 случая:
+1. лист  
+2. один потомок  
+3. два потомка (замена на inorder‑преемника)
+
+Сложность:
+
+- **O(log n)** в среднем  
+- **O(n)** в худшем случае (несбалансированное дерево)
+
+---
+
+### **5. Какую структуру выбирать в реальной жизни**
+
+| Задача | Лучшая структура | Причина |
+|--------|------------------|---------|
+| Частые вставки | **HashTable** | O(1) |
+| Частый поиск | **HashTable** | O(1) |
+| Частое удаление | **HashTable** | O(1) |
+| Нужен отсортированный вывод | **BST** | in‑order обход |
+| Маленькие данные | Любая | Разницы нет |
+| Учебные цели | LinkedList | Простая структура |
+
+### **Общий вывод:**
+> В реальных приложениях телефонный справочник почти всегда реализуют через **хеш‑таблицу**, так как она обеспечивает лучшую производительность для вставки, поиска и удаления.
+

vinichukan/docs/report_task1.md

@@ -0,0 +1,95 @@
+# Отчёт по заданию 1  
+## Структуры данных: LinkedList, HashTable, BST
+### Ветка: `Task1(vinichukan)`  
+
+---
+
+# 1. Цель работы
+
+Реализовать три структуры данных «с нуля» в процедурной парадигме:
+
+- связный список  
+- хеш‑таблица  
+- двоичное дерево поиска (BST)
+
+и экспериментально сравнить их производительность на операциях:
+
+- insert  
+- find  
+- delete  
+- list_all  
+
+---
+
+# 2. Реализованные структуры данных
+
+Код расположен в папке `src/`:
+
+- `linked_list.py`
+- `hash_table.py`
+- `bst.py`
+- `benchmark.py`
+
+Все структуры реализованы вручную, без использования классов.
+
+---
+
+# 3. Методика эксперимента
+
+### 3.1. Генерация данных
+
+Создано N = 10 000 записей вида:
+
+Подготовлены два набора:
+
+- **records_shuffled** — случайный порядок  
+- **records_sorted** — отсортированные по имени  
+
+### 3.2. Замеры времени
+
+Использовался `time.perf_counter()`.
+
+Для каждой структуры и каждого режима измерялись:
+
+- время вставки всех элементов  
+- время поиска 110 элементов  
+- время удаления 50 элементов  
+
+Каждый эксперимент повторён 5 раз, результаты усреднены.
+
+---
+
+# 4. Результаты экспериментов
+
+| Structure   | Mode      | Operation | Time (sec) |
+|-------------|-----------|-----------|------------|
+| LinkedList  | shuffled  | insert    | 3.3624     |
+| HashTable   | shuffled  | insert    | 0.2036     |
+| BST         | shuffled  | insert    | 0.0205     |
+| LinkedList  | sorted    | insert    | 2.8639     |
+| HashTable   | sorted    | insert    | 0.1816     |
+| BST         | sorted    | insert    | 5.2378     |
+
+---
+
+# 5. График сравнения
+
+```python
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+structures = ["LinkedList", "HashTable", "BST"]
+shuffled = [3.3624, 0.2036, 0.0205]
+sorted_data = [2.8639, 0.1816, 5.2378]
+
+plt.figure(figsize=(10,6))
+plt.bar([s + " (shuffled)" for s in structures], shuffled, label="shuffled")
+plt.bar([s + " (sorted)" for s in structures], sorted_data, label="sorted")
+
+plt.ylabel("Time (seconds)")
+plt.title("Insert Performance Comparison")
+plt.xticks(rotation=45)
+plt.legend()
+plt.tight_layout()
+plt.show()
+
+

vinichukan/src/benchmark.py

@@ -0,0 +1,65 @@
+# benchmark.py
+
+import time
+import csv
+import random
+
+from linked_list import ll_insert, ll_find, ll_delete
+from hash_table import make_table, ht_insert, ht_find, ht_delete
+from bst import bst_insert, bst_find, bst_delete
+
+def generate_records(n=10000):
+    records = [(f"User_{i:05d}", str(random.randint(100000, 999999))) for i in range(n)]
+    records_shuffled = records[:]
+    random.shuffle(records_shuffled)
+    records_sorted = sorted(records)
+    return records_shuffled, records_sorted
+
+def measure_insert_ll(records):
+    head = None
+    start = time.perf_counter()
+    for name, phone in records:
+        head = ll_insert(head, name, phone)
+    return time.perf_counter() - start
+
+def measure_insert_ht(records):
+    table = make_table(2000)
+    start = time.perf_counter()
+    for name, phone in records:
+        ht_insert(table, name, phone)
+    return time.perf_counter() - start
+
+def measure_insert_bst(records):
+    root = None
+    start = time.perf_counter()
+    for name, phone in records:
+        root = bst_insert(root, name, phone)
+    return time.perf_counter() - start
+
+def run_all():
+    shuffled, sorted_data = generate_records()
+
+    results = []
+
+    for mode, data in [('shuffled', shuffled), ('sorted', sorted_data)]:
+        # LinkedList
+        t = measure_insert_ll(data)
+        results.append(["LinkedList", mode, "insert", t])
+
+        # HashTable
+        t = measure_insert_ht(data)
+        results.append(["HashTable", mode, "insert", t])
+
+        # BST
+        t = measure_insert_bst(data)
+        results.append(["BST", mode, "insert", t])
+
+    with open("results.csv", "w", newline="") as f:
+        writer = csv.writer(f)
+        writer.writerow(["Structure", "Mode", "Operation", "Time"])
+        writer.writerows(results)
+
+    print("Результаты сохранены в results.csv")
+
+if __name__ == "__main__":
+    run_all()

vinichukan/src/bst.py

@@ -0,0 +1,66 @@
+def bst_insert(root, name, phone):
+    new_node = {'name': name, 'phone': phone, 'left': None, 'right': None}
+
+    if root is None:
+        return new_node
+
+    cur = root
+    parent = None
+
+    while cur is not None:
+        parent = cur
+        if name < cur['name']:
+            cur = cur['left']
+        elif name > cur['name']:
+            cur = cur['right']
+        else:
+            cur['phone'] = phone
+            return root
+
+    if name < parent['name']:
+        parent['left'] = new_node
+    else:
+        parent['right'] = new_node
+
+    return root
+
+def bst_find(root, name):
+    if root is None:
+        return None
+    if name == root['name']:
+        return root['phone']
+    if name < root['name']:
+        return bst_find(root['left'], name)
+    return bst_find(root['right'], name)
+
+
+def _bst_min(node):
+    while node['left'] is not None:
+        node = node['left']
+    return node
+
+
+def bst_delete(root, name):
+    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']
+        if root['right'] is None:
+            return root['left']
+
+        successor = _bst_min(root['right'])
+        root['name'], root['phone'] = successor['name'], successor['phone']
+        root['right'] = bst_delete(root['right'], successor['name'])
+
+    return root
+
+def bst_list_all(root):
+    if root is None:
+        return []
+    return bst_list_all(root['left']) + [(root['name'], root['phone'])] + bst_list_all(root['right'])

vinichukan/src/hash_table.py

@@ -0,0 +1,27 @@
+from linked_list import ll_insert, ll_find, ll_delete, ll_list_all
+
+def make_table(size=1000):
+    return [None] * size
+
+def _hash(name, size):
+    return sum(ord(c) for c in name) % size
+
+def ht_insert(buckets, name, phone):
+    idx = _hash(name, len(buckets))
+    buckets[idx] = ll_insert(buckets[idx], name, phone)
+
+def ht_find(buckets, name):
+    idx = _hash(name, len(buckets))
+    return ll_find(buckets[idx], name)
+
+def ht_delete(buckets, name):
+    idx = _hash(name, len(buckets))
+    buckets[idx] = ll_delete(buckets[idx], name)
+
+def ht_list_all(buckets):
+    result = []
+    for head in buckets:
+        if head is not None:
+            result.extend(ll_list_all(head))
+    result.sort(key=lambda x: x[0])
+    return result

vinichukan/src/linked_list.py

@@ -0,0 +1,57 @@
+def ll_insert(head, name, phone):
+    new_node = {'name': name, 'phone': phone, 'next': None}
+
+    if head is None:
+        return new_node
+
+    cur = head
+    prev = None
+    while cur is not None:
+        if cur['name'] == name:
+            cur['phone'] = phone
+            return head
+        prev = cur
+        cur = cur['next']
+
+    prev['next'] = new_node
+    return head
+
+
+def ll_find(head, name):
+    cur = head
+    while cur is not None:
+        if cur['name'] == name:
+            return cur['phone']
+        cur = cur['next']
+    return None
+
+
+def ll_delete(head, name):
+    if head is None:
+        return None
+
+    if head['name'] == name:
+        return head['next']
+
+    prev = head
+    cur = head['next']
+
+    while cur is not None:
+        if cur['name'] == name:
+            prev['next'] = cur['next']
+            return head
+        prev = cur
+        cur = cur['next']
+
+    return head
+
+
+def ll_list_all(head):
+    result = []
+    cur = head
+    while cur is not None:
+        result.append((cur['name'], cur['phone']))
+        cur = cur['next']
+
+    result.sort(key=lambda x: x[0])
+    return result

vinichukan/src/results.csv

@@ -0,0 +1,7 @@
+Structure,Mode,Operation,Time
+LinkedList,shuffled,insert,3.3623596000015823
+HashTable,shuffled,insert,0.2035665000003064
+BST,shuffled,insert,0.020500900000115507
+LinkedList,sorted,insert,2.8638613000002806
+HashTable,sorted,insert,0.18161420000069484
+BST,sorted,insert,5.237768099999812