4.0 KiB
Отчёт по лабораторной работе "Структуры данных"
1. Введение
В данной работе были реализованы три структуры данных для хранения телефонного справочника: связный список, хеш-таблица и двоичное дерево поиска. Проведено экспериментальное сравнение производительности операций вставки, поиска и удаления на наборе из 10 000 записей. Для каждой структуры тестирование выполнялось на двух вариантах входных данных: случайный порядок и отсортированный по имени.
2. Результаты измерений
| Структура | Режим | Вставка, с | Поиск, с | Удаление, с |
|---|---|---|---|---|
| Связный список | случайный | 7.50 | 0.0376 | 0.1337 |
| Связный список | отсортированный | 7.12 | 0.0323 | 0.0263 |
| Хеш-таблица | случайный | 0.022 | 0.0001 | 0.0001 |
| Хеш-таблица | отсортированный | 0.024 | 0.0001 | 0.0001 |
| Двоичное дерево | случайный | 0.037 | 0.0001 | 0.0196 |
| Двоичное дерево | отсортированный | RecursionError | RecursionError | RecursionError |
3. Анализ результатов
3.1. Влияние порядка данных на BST
При вставке элементов в отсортированном порядке двоичное дерево поиска вырождается в линейный список. Эксперимент подтверждает это: вставка на отсортированных данных вызвала ошибку RecursionError, в то время как на случайных данных заняла 0.037 секунды.
3.2. Устойчивость хеш-таблицы к порядку
Хеш-таблица использует хеш-функцию, которая равномерно распределяет ключи по корзинам независимо от порядка поступления. В случайном и отсортированном режимах время вставки практически одинаково: 0.022 и 0.024 секунды.
3.3. Медлительность связного списка при поиске
Связный список не обеспечивает прямого доступа к элементам. Время поиска в списке (0.0376 сек) в 376 раз больше, чем в хеш-таблице (0.0001 сек).
3.4. Сравнение удаления
- Связный список: 0.1337 сек (требует линейного поиска)
- Хеш-таблица: 0.0001 сек (мгновенно)
- BST на случайных данных: 0.0196 сек
4. Вывод
Хеш-таблица – оптимальный выбор, если требуется максимальная скорость поиска, вставки и удаления. В эксперименте показала стабильно высокую производительность во всех режимах.
Двоичное дерево поиска – следует применять, когда необходимо получать данные в отсортированном порядке.
Связный список – практически непригоден для больших объёмов данных из-за линейной сложности.
Для телефонного справочника рекомендуется использовать хеш-таблицу.