74 lines
4.6 KiB
Markdown
74 lines
4.6 KiB
Markdown
# Отчёт: Задание 1 — Структуры данных
|
||
|
||
## Цель работы
|
||
|
||
Реализовать три структуры данных «с нуля» в процедурной парадигме (без классов), применить их для хранения записей телефонного справочника и экспериментально сравнить производительность основных операций.
|
||
|
||
## Описание реализованных структур
|
||
|
||
Связный список
|
||
- Узел: {'name': str, 'phone': str, 'next': dict или None}
|
||
- Операции проходят путём последовательного обхода элементов
|
||
- Подходит для небольших объёмов данных
|
||
|
||
Хеш-таблица
|
||
- Массив корзин фиксированного размера (1000)
|
||
- Хеш-функция: сумма кодов символов имени по модулю размера
|
||
- Разрешение коллизий: метод цепочек (связные списки)
|
||
|
||
Двоичное дерево поиска
|
||
- Узел: {'name': str, 'phone': str, 'left': dict, 'right': dict}
|
||
- Левое поддерево содержит меньшие значения
|
||
- Правое поддерево содержит большие значения
|
||
|
||
|
||
## Условия эксперимента
|
||
|
||
Общее количество записей - 10 000
|
||
Количество замеров для каждой операции - 5
|
||
Размер хеш-таблицы - 1000 корзин
|
||
Количество поисковых запросов - 110 (100 существующих + 10 несуществующих)
|
||
Количество удаляемых записей - 50
|
||
Режимы вставки данных - Случайный / Отсортированный
|
||
Инструмент замера времени - time.perf_counter()
|
||
|
||
|
||
## Результаты
|
||
|
||
### Таблица средних времён (секунды)
|
||
|
||
| Структура | Режим | Вставка (с) | Поиск 110 (с) | Удаление 50 (с) |
|
||
|---|---|---|---|---|
|
||
| LinkedList | случайный | 12.32399 | 0.1279214 | 0.053208 |
|
||
| LinkedList | сортированный | 11.701628 | 0.0989321 | 0.052782 |
|
||
| HashTable | случайный | 0.7027289 | 0.0056565 | 0.0036097 |
|
||
| HashTable | сортированный | 0.5376899 | 0.0047595 | 0.003316 |
|
||
| BST | случайный | 0.08628449 | 0.000474 | 0.1715181 |
|
||
| BST | сортированный | 33.374929 | 0.1351418 | 0.1574643 |
|
||
|
||
### Графики
|
||
|
||
|
||
|
||
## Анализ результатов
|
||
|
||
### Связный список
|
||
|
||
Вставка в список занимает ~2.5 секунды на 10 000 записей, потому что каждая вставка уже существующего имени требует прохода по всему списку O(n). При случайных уникальных именах вставка идёт в начало O(1), но поиск всегда линейный.
|
||
|
||
### Хеш-таблица
|
||
|
||
Хеш-таблица показала примерно одинаковые результаты при случайном и отсортированном порядке:
|
||
|
||
Это объясняется природой хеширования: порядок вставки не влияет на распределение по бакетам. Ключ всегда попадает в предсказуемый бакет за O(1).
|
||
|
||
### BST
|
||
|
||
деградирует на отсортированных данных
|
||
|
||
Причина:*при вставке отсортированных данных BST вырождается в односвязный список — каждый новый элемент больше предыдущего и уходит всегда в правое поддерево. Высота дерева становится O(n) вместо O(log n). Поиск и удаление тоже деградируют до O(n).
|
||
|
||
## Вывод
|
||
|
||
HashTable — лучший выбор для телефонного справочника при частых вставках и поисках. BST лучше HashTable только если нужен отсортированный вывод без дополнительной сортировки — но при условии случайного порядка вставки или использования самобалансирующегося дерева (AVL, Red-Black).
|