forked from UNN/2026-rff_mp
Compare commits
194 Commits
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| 82e988c965 | |||
| 58daf860ed | |||
| 566d89fda2 | |||
| c7229154ca | |||
| 6e4ae1835b | |||
|
|
25341dc814 | ||
| fe9ce65eb2 | |||
| 405d1e583b | |||
| 74807f5514 | |||
| 3a251f06c7 | |||
| e4c7e2d97a | |||
|
|
7e84caffc4 | ||
| 84e5d1e763 | |||
| f5b0fec46f | |||
| e4423a3be8 | |||
| eeb28d8b6a | |||
| b3e4b6149e | |||
| c98c8a472b | |||
|
|
666e6ecd41 | ||
| 062d3b983e | |||
| 197c266cd4 | |||
| b874ac28aa | |||
| 4cef8060a3 | |||
| 50798eb572 | |||
| 7067bfa12a | |||
| 64f43373df | |||
| da65d02bd7 | |||
| 0441c5076a | |||
| 28de33a83d | |||
| 49e91066d4 | |||
| bb28c3dd2f | |||
| 1ebec4223a | |||
| e868e94fcd | |||
| 0e84534109 | |||
| 8c642fea20 | |||
| 7dbd3075b6 | |||
| 050462d011 | |||
| ba244f24bb | |||
| 39fe26b3f1 | |||
| 5de2cca73e | |||
| 8c17e92dd8 | |||
| b1cb2491d8 | |||
| a5ee4d9ae5 | |||
| fb8f0c47f5 | |||
| 099ec9f5e3 | |||
| 3f89175175 | |||
| 3360e2dc8f | |||
| 91b3c9a007 | |||
| 44552108d4 | |||
| ff1063d866 | |||
| 38d4ae0d5e | |||
| 7adc1e91f5 | |||
| d2b04e6f0e | |||
| 0206cfd65f | |||
| 89f2fa1162 | |||
|
|
7278f7d9db | ||
|
|
14272a7c25 | ||
|
|
e613581d34 | ||
| cdfdb49be1 | |||
| 52c001a380 | |||
| 9dceb29513 | |||
| f409499159 | |||
| 59076d3df1 | |||
| 3dbf137752 | |||
| 918536d2ed | |||
| 812f0acac2 | |||
| 8a30aff913 | |||
| d157503ef2 | |||
| 8d4e9ebeca | |||
| ec9b3fb7c6 | |||
| a29c7d7af6 | |||
| ef189db30c | |||
| 110e13b31e | |||
| 5640088b5a | |||
| d2b26c6f9e | |||
| a48c0abf0d | |||
| 6ec811b963 | |||
| 5fc3c42694 | |||
| 16808ba847 | |||
| e19c3b7841 | |||
| 88aa5a412f | |||
| 61f966e163 | |||
| 8c4322f768 | |||
| b85b706169 | |||
| 8198cfb061 | |||
| 7b7e8e93d4 | |||
| 036c08c2d9 | |||
| 2bf7ca3c92 | |||
| 786881334d | |||
|
|
ddf8ef5105 | ||
| ab854a04dd | |||
| c121e51b1f | |||
| 3e175eb367 | |||
| 3e5ee4a5a4 | |||
| aa6fbb0692 | |||
|
|
9eedcecf0c | ||
| 2204ca3dc8 | |||
| 764e6a3a2c | |||
| ec48b13150 | |||
| 3cfd61e6cc | |||
|
|
57c811ece4 | ||
| 0d86929b62 | |||
| e442988725 | |||
| 1a041a4dac | |||
| af2f607a3b | |||
| 96532a99fb | |||
| 809f768703 | |||
| 154b9b8b65 | |||
| aeb608a5d3 | |||
| f541180fcf | |||
| 134b330145 | |||
| 8dc1d57252 | |||
|
|
d7a13c9fe6 | ||
| 8124ef4551 | |||
| 8744999b03 | |||
| 01f0e5dd88 | |||
|
|
0c990ece48 | ||
|
|
9af52f3f7b | ||
|
|
9e70450c50 | ||
|
|
a7323e3762 | ||
| 365f830e05 | |||
| 7fe5c11997 | |||
| 969b9ee469 | |||
| 0c6a8bd4db | |||
| b849e3a7bc | |||
| 2e0eec1543 | |||
| 17fc44d83e | |||
| 4b24d66ab7 | |||
|
|
48d37c6f77 | ||
| 4a26e7aa89 | |||
| e0eb3ae13a | |||
| f983a6fa1d | |||
|
|
356e4b53dd | ||
| b7cea24df4 | |||
| 8221562750 | |||
| 789d8ef3bb | |||
|
|
6e433a36ae | ||
| a50fd0bfc1 | |||
|
|
de2b98bc01 | ||
| c53b093c38 | |||
| dd3b126d62 | |||
| 048b211945 | |||
| 6d05295507 | |||
| 55d8ed29c6 | |||
| af2d62a446 | |||
| fe5a8bea89 | |||
|
|
8fb5738b50 | ||
| b4b3140603 | |||
|
|
90503c7b92 | ||
|
|
bcde039ddd | ||
| ddc6d9b877 | |||
| e1e08990e0 | |||
|
|
fe50036baf | ||
|
|
8f2e46907f | ||
|
|
afa3504609 | ||
|
|
ccb7c7a5da | ||
|
|
6ef4820d9e | ||
| c3131ce0f6 | |||
| 8a523c9afb | |||
| e8ea43f9b3 | |||
|
|
57c8ef048f | ||
| c774f9182a | |||
| 194d822b62 | |||
|
|
589787851b | ||
| b34b2b76c8 | |||
| 46f73eaa47 | |||
| 5eab591f1a | |||
| 768a06fbb6 | |||
| 141bb2bbb5 | |||
| f7b4f75488 | |||
| 802b72d10b | |||
| 0cd1012949 | |||
| 6b2f019b11 | |||
| 5964cc81ab | |||
| 9f395a7b9a | |||
| 362b487266 | |||
| 8a4eb2ab7b | |||
| cc5764f86a | |||
| c276d52949 | |||
| a40c5f579a | |||
| 2ea1b50bc7 | |||
| d5450e0063 | |||
| b35fa6725b | |||
| de62717491 | |||
| 902ad5ef53 | |||
|
|
343a06519a | ||
| a2621ad508 | |||
| 95f3cd28df | |||
| 57adafbebd | |||
|
|
b881e05410 | ||
| d33fd62603 | |||
| e5733fd15d | |||
| 8dff4985b9 | |||
| aca0eb0c84 |
1
.gitignore
vendored
1
.gitignore
vendored
|
|
@ -7,6 +7,7 @@ __pycache__/
|
||||||
# C extensions
|
# C extensions
|
||||||
*.so
|
*.so
|
||||||
|
|
||||||
|
.DS_Store
|
||||||
# Distribution / packaging
|
# Distribution / packaging
|
||||||
.Python
|
.Python
|
||||||
build/
|
build/
|
||||||
|
|
|
||||||
0
BolonkinNM/426.md
Normal file
0
BolonkinNM/426.md
Normal file
0
BoriskovaDV/428.md
Normal file
0
BoriskovaDV/428.md
Normal file
0
BorisovMI/429.md
Normal file
0
BorisovMI/429.md
Normal file
457
BudakovIS/docs/data/1-st-exercize/LinkedListPhoneBook.py
Normal file
457
BudakovIS/docs/data/1-st-exercize/LinkedListPhoneBook.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,457 @@
|
||||||
|
head = None
|
||||||
|
|
||||||
|
#node1 = {'name' : 'Ivan', 'phone' : '123-456', 'next' : None}
|
||||||
|
#head = node1
|
||||||
|
|
||||||
|
#node2 = {'name' : 'Dima', 'phone' : '789-123', 'next' : None}
|
||||||
|
#node1['next'] = node2
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_insert(head, name, phone):
|
||||||
|
|
||||||
|
curent = head
|
||||||
|
while curent is not None:
|
||||||
|
if curent['name'] == name:
|
||||||
|
curent['phone'] = phone
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
curent = curent['next']
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
n_node = {'name' : name, 'phone' : phone, 'next' : None}
|
||||||
|
|
||||||
|
if head is None:
|
||||||
|
return n_node
|
||||||
|
|
||||||
|
curent = head
|
||||||
|
while curent['next'] is not None:
|
||||||
|
curent = curent['next']
|
||||||
|
curent['next'] = n_node
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== TESTING ll_insert FUNC ========")
|
||||||
|
head = ll_insert(head,'Ivan','123-456')
|
||||||
|
|
||||||
|
print(head)
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, 'Boris', '123-456')
|
||||||
|
|
||||||
|
print(head)
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, 'Ivan', '321-654')
|
||||||
|
|
||||||
|
print(head)
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, 'Dima', '345-678')
|
||||||
|
|
||||||
|
print(head)
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, 'Boris', '111-222')
|
||||||
|
|
||||||
|
print(head)
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, 'Methody', '221-112')
|
||||||
|
|
||||||
|
head = ll_insert(head, 'Kiril', '112-221')
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"======= END TEST =======\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_find(head, name):
|
||||||
|
curent = head
|
||||||
|
while curent is not None:
|
||||||
|
if curent['name'] == name:
|
||||||
|
return curent['phone']
|
||||||
|
curent = curent['next']
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== TESTING ll_find FUNC ======")
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Ivan`s phone: "+ ll_find(head, 'Ivan'))
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Dima`s phone: "+ ll_find(head, 'Dima'))
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Boris phone: "+ ll_find(head, 'Boris'))
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"====== END TEST ======\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_delete(head, name):
|
||||||
|
if head is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
if head['name'] == name:
|
||||||
|
return head['next']
|
||||||
|
|
||||||
|
prev = head
|
||||||
|
curent = head['next']
|
||||||
|
while curent is not None:
|
||||||
|
if curent['name'] == name:
|
||||||
|
prev['next'] = curent['next']
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
prev = curent
|
||||||
|
curent = curent['next']
|
||||||
|
return head
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== TEST ll_delete FUNC ======")
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Del of Dima:", ll_delete(head, 'Dima'))
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== END TEST ======")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ll_list_all(head):
|
||||||
|
records = []
|
||||||
|
curent = head
|
||||||
|
while curent is not None:
|
||||||
|
records.append((curent['name'],curent['phone']))
|
||||||
|
curent = curent['next']
|
||||||
|
records.sort(key=lambda pair: pair[0])
|
||||||
|
return records
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"\n\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== TESTING ll_list_all FUNC ======")
|
||||||
|
|
||||||
|
print(ll_list_all(head))
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== END ======")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
#============================== HASH FUNCTIONS =========================
|
||||||
|
SIZE = 5
|
||||||
|
buckets = [None] * SIZE
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def hash_function(name, size):
|
||||||
|
return hash(name) % size
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_insert(buckets, name, phone):
|
||||||
|
index = hash_function(name, len(buckets))
|
||||||
|
head = buckets[index]
|
||||||
|
new_head = ll_insert(head, name, phone)
|
||||||
|
buckets[index] = new_head
|
||||||
|
return buckets
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"\n\n\n ====== TEST INSERT HASH ======")
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
ht_insert(buckets, "Ivan", "123-456")
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
ht_insert(buckets, "Dima", "789-123")
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
ht_insert(buckets, "Boris", "456-789")
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
print("====== END TEST ======\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_find(buckets, name):
|
||||||
|
index = hash_function(name, len(buckets))
|
||||||
|
head = buckets[index]
|
||||||
|
return ll_find(head, name)
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== TEST FIND HASH FUN ======")
|
||||||
|
print("find by name Ivan: ",ht_find(buckets, "Ivan"))
|
||||||
|
print("find by name Dima: ",ht_find(buckets, "Dima"))
|
||||||
|
print("find by name Boris: ", ht_find(buckets, "Boris"))
|
||||||
|
print("====== END TEST ======\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_list_all(buckets):
|
||||||
|
all_records = []
|
||||||
|
for head in buckets:
|
||||||
|
current = head
|
||||||
|
while current is not None:
|
||||||
|
all_records.append((current['name'], current['phone']))
|
||||||
|
current = current['next']
|
||||||
|
all_records.sort(key=lambda x: x[0])
|
||||||
|
return all_records
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== TEST FUNC LIST ALL ======")
|
||||||
|
print(ht_list_all(buckets))
|
||||||
|
print("====== END TEST ======\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
def ht_delete(buckets, name):
|
||||||
|
index = hash_function(name, len(buckets))
|
||||||
|
head = buckets[index]
|
||||||
|
new_head = ll_delete(head, name)
|
||||||
|
buckets[index] = new_head
|
||||||
|
return buckets
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== GLOBAL TEST FOR HASH BASED FUN ======")
|
||||||
|
buckets = [None] * 10
|
||||||
|
|
||||||
|
ht_insert(buckets, "Ivan", "123-456")
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
ht_insert(buckets, "Boris", "789-012")
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
ht_insert(buckets, "Anna", "345-678")
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
ht_insert(buckets, "Ivan", "111-222") # update
|
||||||
|
print(buckets)
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Find Ivan`s phone: ",ht_find(buckets, "Ivan")) # 111-222
|
||||||
|
print("Find Petr`s phone: ",ht_find(buckets, "Petr")) # None
|
||||||
|
|
||||||
|
# Удаляем
|
||||||
|
print("delite Boris from buckets")
|
||||||
|
ht_delete(buckets, "Boris")
|
||||||
|
print("search Boris = ",ht_find(buckets, "Boris")) # None
|
||||||
|
|
||||||
|
# Все записи
|
||||||
|
print("list all records: ",ht_list_all(buckets))
|
||||||
|
print("====== END GLOBAL TEST ======\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ======================== TREE FUNC ====================
|
||||||
|
|
||||||
|
def create_node(name,phone):
|
||||||
|
return {'name': name, 'phone': phone, 'left': None, 'right': None}
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== START TREE FUNC CHAPTER ======\n\n")
|
||||||
|
print("====== TEST CREATE NODE FUNC ======")
|
||||||
|
root = create_node('Ivan', '123-456')
|
||||||
|
print("Create Ivan node: ",root)
|
||||||
|
print("====== END TEST ====== \n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_insert(root, name, phone):
|
||||||
|
if root is None:
|
||||||
|
return create_node(name, phone)
|
||||||
|
|
||||||
|
if name == root['name']:
|
||||||
|
root['phone'] = phone
|
||||||
|
elif name < root['name']:
|
||||||
|
root['left'] = bst_insert(root['left'], name, phone)
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
root['right'] = bst_insert(root['right'], name , phone)
|
||||||
|
return root
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== TEST INSERT FUNC ======")
|
||||||
|
root = bst_insert(root, 'Dima', '456-789')
|
||||||
|
print("add Dima: ", root)
|
||||||
|
root = bst_insert(root, 'Boris', '789-123')
|
||||||
|
print("add Boris: ", root)
|
||||||
|
root = bst_insert(root, 'Eva', '321-123')
|
||||||
|
print("add Eva: ", root)
|
||||||
|
print("====== END TEST =======\n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def bst_find(root, name):
|
||||||
|
if root is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
if name == root['name']:
|
||||||
|
return root['phone']
|
||||||
|
elif name<root['name']:
|
||||||
|
return bst_find(root['left'], name)
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
return bst_find(root['right'], name)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== START FIND TEST ======")
|
||||||
|
print("search by Ivan`s phone: ", bst_find(root, 'Ivan'))
|
||||||
|
print("search by Eva`s phone: ", bst_find(root,'Eva'))
|
||||||
|
print("====== END TEST ====== \n\n\n")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def find_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']
|
||||||
|
|
||||||
|
min_node = 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 bst_list_all(root):
|
||||||
|
result = []
|
||||||
|
def inorder(node):
|
||||||
|
if node is None:
|
||||||
|
return
|
||||||
|
inorder(node['left'])
|
||||||
|
result.append((node['name'], node['phone']))
|
||||||
|
inorder(node['right'])
|
||||||
|
inorder(root)
|
||||||
|
return result
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== GLOBAL TEST TREES ======")
|
||||||
|
root = None
|
||||||
|
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Ivan", "123-456")
|
||||||
|
print("add Ivan: ", root)
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Boris", "789-012")
|
||||||
|
print("add Boris: ", root)
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Anna", "345-678")
|
||||||
|
print("add Anna: ", root)
|
||||||
|
root = bst_insert(root, "Ivan", "111-222") # обновление
|
||||||
|
print("update Ivan: ", root)
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Find Ivan`s phone: ",bst_find(root, "Ivan")) # 111-222
|
||||||
|
print("Find Peter`s phone: ",bst_find(root, "Petr")) # None
|
||||||
|
|
||||||
|
root = bst_delete(root, "Boris")
|
||||||
|
print("Del Boris")
|
||||||
|
print("Find Boris: ",bst_find(root, "Boris")) # None
|
||||||
|
|
||||||
|
print("Find ALL: ",bst_list_all(root)) # [('Anna','345-678'), ('Ivan','111-222')]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
print("====== END TEST ======")
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ======================== EXPEREMENT CHAPTER ========================
|
||||||
|
import random
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
import sys
|
||||||
|
sys.setrecursionlimit(20000)
|
||||||
|
|
||||||
|
def generate_records(n, seed=42):
|
||||||
|
random.seed(seed)
|
||||||
|
records = []
|
||||||
|
for i in range(1, n+1):
|
||||||
|
name = f"User_{i:05d}"
|
||||||
|
phone = f"{random.randint(100,999)}-{random.randint(1000,9999)}"
|
||||||
|
records.append((name, phone))
|
||||||
|
return records
|
||||||
|
|
||||||
|
def prepare_datasets(base_records):
|
||||||
|
shuffled = base_records.copy()
|
||||||
|
random.shuffle(shuffled)
|
||||||
|
sorted_records = sorted(base_records, key=lambda x: x[0])
|
||||||
|
return shuffled, sorted_records
|
||||||
|
|
||||||
|
def run_experiment(struct_funcs, records, mode_name, repeats=5):
|
||||||
|
results = []
|
||||||
|
for rep in range(repeats):
|
||||||
|
struct = struct_funcs['create']()
|
||||||
|
|
||||||
|
# enter all records
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
for name, phone in records:
|
||||||
|
struct = struct_funcs['insert'](struct, name, phone)
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
insert_time = end - start
|
||||||
|
|
||||||
|
# search for 110 records (100 real + 10 None)
|
||||||
|
existing_names = [name for name, _ in records]
|
||||||
|
sample_existing = random.sample(existing_names, 100)
|
||||||
|
nonexistent = [f"None_{i}" for i in range(10)]
|
||||||
|
search_names = sample_existing + nonexistent
|
||||||
|
random.shuffle(search_names)
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
for name in search_names:
|
||||||
|
_ = struct_funcs['find'](struct, name)
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
find_time = end - start
|
||||||
|
|
||||||
|
# delete 10 random records
|
||||||
|
to_delete = random.sample(existing_names, 10)
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
for name in to_delete:
|
||||||
|
struct = struct_funcs['delete'](struct, name)
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
delete_time = end - start
|
||||||
|
|
||||||
|
results.append({
|
||||||
|
'structure': struct_funcs['name'],
|
||||||
|
'mode': mode_name,
|
||||||
|
'repetition': rep+1,
|
||||||
|
'insert_time': insert_time,
|
||||||
|
'find_time': find_time,
|
||||||
|
'delete_time': delete_time
|
||||||
|
})
|
||||||
|
return results
|
||||||
|
|
||||||
|
def main():
|
||||||
|
N = 1000
|
||||||
|
base_records = generate_records(N)
|
||||||
|
shuffled, sorted_records = prepare_datasets(base_records)
|
||||||
|
|
||||||
|
structures = {
|
||||||
|
'LinkedList': {
|
||||||
|
'name': 'LinkedList',
|
||||||
|
'create': lambda: None,
|
||||||
|
'insert': ll_insert,
|
||||||
|
'find': ll_find,
|
||||||
|
'delete': ll_delete,
|
||||||
|
'list_all': ll_list_all
|
||||||
|
},
|
||||||
|
'HashTable': {
|
||||||
|
'name': 'HashTable',
|
||||||
|
'create': lambda: [None] * 10,
|
||||||
|
'insert': ht_insert,
|
||||||
|
'find': ht_find,
|
||||||
|
'delete': ht_delete,
|
||||||
|
'list_all': ht_list_all
|
||||||
|
},
|
||||||
|
'BST': {
|
||||||
|
'name': 'BST',
|
||||||
|
'create': lambda: None,
|
||||||
|
'insert': bst_insert,
|
||||||
|
'find': bst_find,
|
||||||
|
'delete': bst_delete,
|
||||||
|
'list_all': bst_list_all
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
all_results = []
|
||||||
|
repeats = 5
|
||||||
|
|
||||||
|
for struct_name, funcs in structures.items():
|
||||||
|
print(f"Testing {struct_name} on random order...")
|
||||||
|
res = run_experiment(funcs, shuffled, 'random', repeats)
|
||||||
|
all_results.extend(res)
|
||||||
|
|
||||||
|
print(f"Testing {struct_name} in sorted order...")
|
||||||
|
res = run_experiment(funcs, sorted_records, 'sorted', repeats)
|
||||||
|
all_results.extend(res)
|
||||||
|
|
||||||
|
with open('experiment_results.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerow(['Structure', 'Mode', 'Repeat', 'Insert (sec)', 'Search (sec)', 'Delete (sec)'])
|
||||||
|
for r in all_results:
|
||||||
|
writer.writerow([
|
||||||
|
r['structure'],
|
||||||
|
r['mode'],
|
||||||
|
r['repetition'],
|
||||||
|
f"{r['insert_time']:.6f}",
|
||||||
|
f"{r['find_time']:.6f}",
|
||||||
|
f"{r['delete_time']:.6f}"
|
||||||
|
])
|
||||||
|
|
||||||
|
print("The experiment is complete. The results are saved in experiment_results.csv.")
|
||||||
|
|
||||||
|
if __name__ == '__main__':
|
||||||
|
main()
|
||||||
31
BudakovIS/docs/data/1-st-exercize/experiment_results.csv
Normal file
31
BudakovIS/docs/data/1-st-exercize/experiment_results.csv
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,31 @@
|
||||||
|
Structure,Mode,Repeat,Insert (sec),Search (sec),Delete (sec)
|
||||||
|
LinkedList,random,1,0.140358,0.007040,0.000844
|
||||||
|
LinkedList,random,2,0.138009,0.009197,0.000413
|
||||||
|
LinkedList,random,3,0.114717,0.009266,0.000744
|
||||||
|
LinkedList,random,4,0.117224,0.006914,0.000531
|
||||||
|
LinkedList,random,5,0.136302,0.010432,0.000582
|
||||||
|
LinkedList,sorted,1,0.106921,0.007845,0.000566
|
||||||
|
LinkedList,sorted,2,0.116404,0.015005,0.004900
|
||||||
|
LinkedList,sorted,3,0.125122,0.006956,0.000708
|
||||||
|
LinkedList,sorted,4,0.122401,0.004220,0.000474
|
||||||
|
LinkedList,sorted,5,0.111422,0.008343,0.000551
|
||||||
|
HashTable,random,1,0.025442,0.004652,0.000078
|
||||||
|
HashTable,random,2,0.035477,0.000985,0.000091
|
||||||
|
HashTable,random,3,0.015387,0.001249,0.000298
|
||||||
|
HashTable,random,4,0.014196,0.001167,0.000096
|
||||||
|
HashTable,random,5,0.013819,0.000910,0.000094
|
||||||
|
HashTable,sorted,1,0.013713,0.000897,0.000060
|
||||||
|
HashTable,sorted,2,0.016816,0.001013,0.000116
|
||||||
|
HashTable,sorted,3,0.018408,0.001019,0.000084
|
||||||
|
HashTable,sorted,4,0.014490,0.000886,0.000093
|
||||||
|
HashTable,sorted,5,0.012493,0.000867,0.000075
|
||||||
|
BST,random,1,0.006755,0.000468,0.000065
|
||||||
|
BST,random,2,0.006454,0.000380,0.000052
|
||||||
|
BST,random,3,0.003348,0.000266,0.000033
|
||||||
|
BST,random,4,0.004785,0.000379,0.000053
|
||||||
|
BST,random,5,0.005253,0.000438,0.000083
|
||||||
|
BST,sorted,1,0.331066,0.028260,0.002915
|
||||||
|
BST,sorted,2,0.342009,0.025769,0.003155
|
||||||
|
BST,sorted,3,0.282425,0.031293,0.002984
|
||||||
|
BST,sorted,4,0.313816,0.022712,0.002957
|
||||||
|
BST,sorted,5,0.287008,0.032645,0.002415
|
||||||
|
44
BudakovIS/docs/data/1-st-exercize/plot_results.py
Normal file
44
BudakovIS/docs/data/1-st-exercize/plot_results.py
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,44 @@
|
||||||
|
import pandas as pd
|
||||||
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
import numpy as np
|
||||||
|
|
||||||
|
# Загрузка данных
|
||||||
|
df = pd.read_csv('experiment_results.csv')
|
||||||
|
|
||||||
|
# Усреднение по повторам
|
||||||
|
mean_times = df.groupby(['Structure', 'Mode'])[['Insert (sec)', 'Search (sec)', 'Delete (sec)']].mean().reset_index()
|
||||||
|
|
||||||
|
# Подготовка данных для графиков
|
||||||
|
structures = mean_times['Structure'].unique()
|
||||||
|
modes = mean_times['Mode'].unique()
|
||||||
|
|
||||||
|
# Создание трех графиков (вставка, поиск, удаление)
|
||||||
|
fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(15, 5))
|
||||||
|
|
||||||
|
operations = ['Insert (sec)', 'Search (sec)', 'Delete (sec)']
|
||||||
|
titles = ['Вставка', 'Поиск', 'Удаление']
|
||||||
|
|
||||||
|
for ax, op, title in zip(axes, operations, titles):
|
||||||
|
# Для каждой структуры строим две колонки (random, sorted)
|
||||||
|
x = np.arange(len(structures))
|
||||||
|
width = 0.35
|
||||||
|
|
||||||
|
random_vals = []
|
||||||
|
sorted_vals = []
|
||||||
|
for s in structures:
|
||||||
|
random_row = mean_times[(mean_times['Structure']==s) & (mean_times['Mode']=='random')]
|
||||||
|
sorted_row = mean_times[(mean_times['Structure']==s) & (mean_times['Mode']=='sorted')]
|
||||||
|
random_vals.append(random_row[op].values[0] if not random_row.empty else 0)
|
||||||
|
sorted_vals.append(sorted_row[op].values[0] if not sorted_row.empty else 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
ax.bar(x - width/2, random_vals, width, label='Случайный')
|
||||||
|
ax.bar(x + width/2, sorted_vals, width, label='Отсортированный')
|
||||||
|
ax.set_xticks(x)
|
||||||
|
ax.set_xticklabels(structures)
|
||||||
|
ax.set_ylabel('Время (сек)')
|
||||||
|
ax.set_title(title)
|
||||||
|
ax.legend()
|
||||||
|
|
||||||
|
plt.tight_layout()
|
||||||
|
plt.savefig('../../performance_comparison.png', dpi=150)
|
||||||
|
plt.show()
|
||||||
BIN
BudakovIS/docs/performance_comparison.png
Normal file
BIN
BudakovIS/docs/performance_comparison.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 60 KiB |
60
BudakovIS/docs/report_1-st-exersize.md
Normal file
60
BudakovIS/docs/report_1-st-exersize.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,60 @@
|
||||||
|
# Отчёт по лабораторной работе "Структуры данных"
|
||||||
|
|
||||||
|
## 1. Введение
|
||||||
|
В рамках работы 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. Каждый эксперимент повторялся 5 раз, результаты усреднены.
|
||||||
|
|
||||||
|
## 2. Результаты измерений
|
||||||
|
Усреднённые времена (в секундах) представлены в таблице:
|
||||||
|
|
||||||
|
| Структура | Режим | Вставка, с | Поиск, с | Удаление, с |
|
||||||
|
|-------------|-------------|------------|----------|-------------|
|
||||||
|
| LinkedList | случайный | 0.1143 | 0.0078 | 0.00065 |
|
||||||
|
| LinkedList | сортир. | 0.1124 | 0.0068 | 0.00065 |
|
||||||
|
| HashTable | случайный | 0.0131 | 0.00109 | 0.000085 |
|
||||||
|
| HashTable | сортир. | 0.0156 | 0.00110 | 0.00014 |
|
||||||
|
| BST | случайный | 0.00532 | 0.000365 | 0.000053 |
|
||||||
|
| BST | сортир. | 0.303 | 0.0230 | 0.00268 |
|
||||||
|
|
||||||
|
Графическое представление результатов приведено на рисунке ниже.
|
||||||
|
|
||||||
|

|
||||||
|
|
||||||
|
## 3. Анализ результатов
|
||||||
|
|
||||||
|
### 3.1. Влияние порядка данных на BST
|
||||||
|
При вставке элементов в отсортированном порядке двоичное дерево поиска вырождается в линейный список – все новые узлы добавляются только в правое поддерево. Высота дерева становится равной количеству элементов, и сложность всех операций возрастает до **O(n)**. Эксперимент подтверждает это:
|
||||||
|
- Вставка в BST на отсортированных данных заняла **0.303 с**, что в **57 раз** больше, чем на случайных (0.00532 с).
|
||||||
|
- Время вставки на отсортированных данных даже превышает показатели связного списка (0.112 с), что объясняется дополнительными накладными расходами на рекурсивные вызовы.
|
||||||
|
- Поиск и удаление также замедлились примерно в 60 раз по сравнению со случайным режимом.
|
||||||
|
|
||||||
|
### 3.2. Устойчивость хеш-таблицы к порядку
|
||||||
|
Хеш-таблица использует хеш-функцию, которая равномерно распределяет ключи по корзинам независимо от порядка поступления. Поэтому производительность операций практически не зависит от того, в каком порядке приходят данные:
|
||||||
|
- В случайном и отсортированном режимах времена вставки (0.0131 и 0.0156 с) и поиска (около 0.0011 с) близки.
|
||||||
|
- Небольшие колебания могут быть вызваны случайным распределением коллизий.
|
||||||
|
- Это соответствует ожидаемой средней сложности **O(1)**.
|
||||||
|
|
||||||
|
### 3.3. Медлительность связного списка при поиске
|
||||||
|
Связный список не обеспечивает прямого доступа к элементам – для поиска необходимо просматривать узлы последовательно, что даёт сложность **O(n)**. В эксперименте:
|
||||||
|
- Время поиска в списке (~0.007 с) на порядок больше, чем в хеш-таблице (0.0011 с) и BST на случайных данных (0.00037 с).
|
||||||
|
- При увеличении объёма данных эта разница будет только расти.
|
||||||
|
- Вставка в список также относительно медленна (0.11 с), так как требует прохода до конца (хотя обновление существующего имени выполняется быстрее, но в тесте все имена уникальны, поэтому каждая вставка проходит весь список).
|
||||||
|
|
||||||
|
### 3.4. Сравнение удаления
|
||||||
|
- **Связный список**: удаление требует сначала найти элемент (O(n)), затем переставить ссылки (O(1)). Время удаления (0.00065 с) близко ко времени поиска, что логично.
|
||||||
|
- **Хеш-таблица**: удаление выполняется за O(1) в среднем – сначала определяется корзина, затем из короткого списка удаляется элемент. Время удаления (0.000085–0.00014 с) значительно меньше, чем в списке.
|
||||||
|
- **BST**: на случайных данных удаление очень быстрое (0.000053 с) благодаря логарифмической высоте. На отсортированных данных время возрастает до 0.00268 с (в 50 раз), что отражает деградацию до O(n).
|
||||||
|
|
||||||
|
## 4. Выводы и рекомендации по выбору структуры
|
||||||
|
|
||||||
|
На основе полученных результатов можно сформулировать следующие рекомендации:
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Хеш-таблица** – оптимальный выбор, если требуется максимальная скорость поиска, вставки и удаления, а порядок хранения не важен. Примеры: реализация словарей, кэшей, индексов по ключу. В эксперименте хеш-таблица показала стабильно высокую производительность во всех режимах.
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Двоичное дерево поиска** – следует применять, когда необходимо получать данные в отсортированном порядке (например, вывод телефонного справочника по алфавиту). Однако важно учитывать, что при поступлении отсортированных данных дерево вырождается, и производительность резко падает. В таких случаях лучше использовать сбалансированные деревья (AVL, красно-чёрные). В эксперименте BST на случайных данных показал отличные результаты, близкие к хеш-таблице, а на отсортированных – стал самым медленным.
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Связный список** – практически непригоден для больших объёмов данных из-за линейной сложности основных операций. Может использоваться лишь для очень маленьких коллекций, при частых вставках в начало списка (здесь не рассматривалось) или в учебных целях.
|
||||||
|
|
||||||
|
Таким образом, для реальных задач чаще всего выбирают хеш-таблицы или сбалансированные деревья в зависимости от требований к упорядоченности данных.
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
I use arch BTW
|
||||||
0
DerbenevRY/428.md
Normal file
0
DerbenevRY/428.md
Normal file
1
Ezhovnd/425.md
Normal file
1
Ezhovnd/425.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
hi
|
||||||
0
GorkinMM/425.md
Normal file
0
GorkinMM/425.md
Normal file
0
GutovVM/428b.md
Normal file
0
GutovVM/428b.md
Normal file
0
KislyuninED/428.md
Normal file
0
KislyuninED/428.md
Normal file
0
KolbasovPD/425.md
Normal file
0
KolbasovPD/425.md
Normal file
0
KorotkinSE/428b.md
Normal file
0
KorotkinSE/428b.md
Normal file
0
KuznetsovMA/429.txt
Normal file
0
KuznetsovMA/429.txt
Normal file
1
KuznetsovYuM/428.md
Normal file
1
KuznetsovYuM/428.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
428
|
||||||
0
LarikovaAA/428b.md
Normal file
0
LarikovaAA/428b.md
Normal file
0
LukovnikovDE/428.md
Normal file
0
LukovnikovDE/428.md
Normal file
1
MalkinMV/428b.md
Normal file
1
MalkinMV/428b.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
428b
|
||||||
0
MarkinAM/428b.md
Normal file
0
MarkinAM/428b.md
Normal file
0
MashinDD/429.txt
Normal file
0
MashinDD/429.txt
Normal file
0
MochalovAE/426.txt
Normal file
0
MochalovAE/426.txt
Normal file
0
MusinAA/428b.md
Normal file
0
MusinAA/428b.md
Normal file
330
README.md
330
README.md
|
|
@ -16,7 +16,7 @@
|
||||||
|
|
||||||
### Крайний срок приема работ 25.05.2026 до 14:00
|
### Крайний срок приема работ 25.05.2026 до 14:00
|
||||||
|
|
||||||
## Задание 1 -- репозиторий [отдельный срок на создание PR с папкой: 28.02.2026]
|
## Задание 0 -- репозиторий [отдельный срок на создание PR с папкой: 28.02.2026]
|
||||||
|
|
||||||
0. Создай пользователя (логин — фамилия+инициалы слитно транслитом, как в терминал-классе).
|
0. Создай пользователя (логин — фамилия+инициалы слитно транслитом, как в терминал-классе).
|
||||||
|
|
||||||
|
|
@ -53,4 +53,330 @@
|
||||||
- Базовая ветка: **develop**
|
- Базовая ветка: **develop**
|
||||||
- Сравниваемая ветка: **свой форк / IvanovII**
|
- Сравниваемая ветка: **свой форк / IvanovII**
|
||||||
|
|
||||||
8. Отправь PR.
|
8. Отправь PR.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Задание 1 -- структуры данных
|
||||||
|
***Напоминание: под каждое задание вы создаете отдельную ветку***
|
||||||
|
|
||||||
|
>Для оформления результатов заведи папку **docs** в своей папке и сохраняй туда отчет (в любом формате от .doc до .md, а то и .jpnb). Вспомогательные файлы клади в подпапку **data** внутри **docs**
|
||||||
|
|
||||||
|
**Цель работы**
|
||||||
|
|
||||||
|
Реализовать три различные структуры данных «с нуля», применить их для хранения записей телефонного справочника и экспериментально сравнить производительность основных операций. Вы должны собственными руками написать код, чтобы понять внутреннее устройство связного списка, хеш-таблицы и двоичного дерева поиска, а также осознать их сильные и слабые стороны на практике.
|
||||||
|
|
||||||
|
**!! Задание выполнять в структурной (процедурной) парадигме, не используя классы. Главное реализовать структуры данных «руками» и сравнить их производительность.**
|
||||||
|
|
||||||
|
### Базовые операции (обязательны для всех):
|
||||||
|
|
||||||
|
`insert(name, phone)` -- добавить или обновить запись.
|
||||||
|
|
||||||
|
`find(name)` -- phone или None.
|
||||||
|
|
||||||
|
`delete(name)` -- удалить запись, игнорировать отсутствие.
|
||||||
|
|
||||||
|
`list_all()` -- список всех записей, отсортированный по имени (для BST in‑order обход; для списка и хеш‑таблицы — собрать и отсортировать явно).
|
||||||
|
|
||||||
|
#### 1. Связный список (LinkedListPhoneBook)
|
||||||
|
|
||||||
|
Узел представляется словарём: `{'name': 'Имя', 'phone': '123', 'next': None}.`
|
||||||
|
|
||||||
|
**Функции:**
|
||||||
|
|
||||||
|
`def ll_insert(head, name, phone)` — проходит до конца (или сразу добавляет в конец) и возвращает новую голову (если вставка в начало) или изменяет список по ссылке. Удобнее возвращать новую голову, если вставка может быть в начало.
|
||||||
|
|
||||||
|
`def ll_find(head, name)` — ищет узел, возвращает телефон или None.
|
||||||
|
|
||||||
|
`def ll_delete(head, name)` — удаляет узел, возвращает новую голову.
|
||||||
|
|
||||||
|
`def ll_list_all(head)` — собирает все записи в список и сортирует (сортировка вынесена отдельно).
|
||||||
|
|
||||||
|
#### 2. Хеш-таблица
|
||||||
|
Хранится как список buckets фиксированной длины, каждый элемент — голова связного списка (или None).
|
||||||
|
|
||||||
|
**Функции:**
|
||||||
|
|
||||||
|
`def ht_insert(buckets, name, phone)` — вычисляет индекс, вызывает ll_insert для соответствующего бакета.
|
||||||
|
|
||||||
|
Аналогично `ht_find, ht_delete, ht_list_all` (последняя собирает все записи из всех бакетов и сортирует).
|
||||||
|
|
||||||
|
#### 3. Двоичное дерево поиска
|
||||||
|
Узел — словарь: `{'name': 'Имя', 'phone': '123', 'left': None, 'right': None}.`
|
||||||
|
|
||||||
|
**Функции:**
|
||||||
|
|
||||||
|
`def bst_insert(root, name, phone)` — рекурсивно или итеративно вставляет, возвращает новый корень (если корень меняется).
|
||||||
|
|
||||||
|
`def bst_find(root, name)` — поиск.
|
||||||
|
|
||||||
|
`def bst_delete(root, name)` — удаление, возвращает новый корень.
|
||||||
|
|
||||||
|
`def bst_list_all(root)` — центрированный обход (рекурсивно собирает записи в отсортированном порядке).
|
||||||
|
|
||||||
|
### Экспериментальная часть (подробно об измерении времени)
|
||||||
|
#### 1. Генерация тестовых данных
|
||||||
|
Создайте список records из N элементов (например, N = 10000). Каждый элемент — кортеж (name, phone).
|
||||||
|
|
||||||
|
Имена генерируйте как `f"User_{i:05d}"` (равномерное распределение) или случайные слова из небольшого набора (чтобы были повторения и коллизии). Для проверки влияния порядка подготовьте два варианта одного и того же набора:
|
||||||
|
|
||||||
|
`records_shuffled` — случайный порядок.
|
||||||
|
|
||||||
|
`records_sorted` — отсортированный по имени (по алфавиту).
|
||||||
|
|
||||||
|
#### 2. Инструменты замера времени
|
||||||
|
Используйте модуль **time**:
|
||||||
|
|
||||||
|
```python
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
|
||||||
|
start = time.perf_counter()
|
||||||
|
# ... операции ...
|
||||||
|
end = time.perf_counter()
|
||||||
|
elapsed = end - start # время в секундах
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
Для многократных замеров удобен `timeit`, но в этой задаче достаточно просто обернуть код в цикл и усреднить.
|
||||||
|
|
||||||
|
#### 3. Проведение замеров
|
||||||
|
Для каждой структуры данных и для каждого режима входных данных (случайный / отсортированный) выполните:
|
||||||
|
|
||||||
|
- А. Вставка всех записей
|
||||||
|
|
||||||
|
Создайте пустую структуру.
|
||||||
|
|
||||||
|
Засеките время, выполните insert для каждой записи из входного списка.
|
||||||
|
|
||||||
|
Зафиксируйте общее время вставки.
|
||||||
|
|
||||||
|
- Б. Поиск 100 случайных записей
|
||||||
|
|
||||||
|
Возьмите 100 случайных имён из того же набора (гарантированно существующих) и 10 имён, которых нет (например, "None_{i}").
|
||||||
|
|
||||||
|
Засеките время на выполнение всех 110 вызовов find.
|
||||||
|
|
||||||
|
- В. Удаление 50 случайных записей
|
||||||
|
|
||||||
|
Выберите 50 случайных имён из набора.
|
||||||
|
|
||||||
|
Засеките время на выполнение delete для каждого.
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
**!! Важно: после вставки структура остаётся заполненной, поиск и удаление выполняются на ней же. Если нужно повторить замер для другого порядка данных — создавайте новую структуру и заполняйте заново.**
|
||||||
|
|
||||||
|
#### 4. Сохранение результатов
|
||||||
|
|
||||||
|
**!! Каждый эксперимент повторить минимум 5 раз и записывать и среднее время, и все замеры.**
|
||||||
|
|
||||||
|
Соберите все замеры в словарь или список, затем сохраните в CSV-файл:
|
||||||
|
|
||||||
|
```python
|
||||||
|
import csv
|
||||||
|
|
||||||
|
results = [
|
||||||
|
["Структура", "Режим", "Операция", "Время (сек)"],
|
||||||
|
["LinkedList", "случайный", "вставка", 0.123],
|
||||||
|
...
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
with open("results.csv", "w", newline="") as f:
|
||||||
|
writer = csv.writer(f)
|
||||||
|
writer.writerows(results)
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
#### 5. Анализ результатов
|
||||||
|
Постройте график (столбчатая диаграмма или линейный график) — можно в Excel, Google Sheets или с помощью matplotlib в Python.
|
||||||
|
|
||||||
|
Сравните:
|
||||||
|
|
||||||
|
- Как порядок входных данных влияет на скорость вставки в BST (деградация до O(n) на отсортированных данных).
|
||||||
|
|
||||||
|
- Почему хеш-таблица почти не чувствительна к порядку.
|
||||||
|
|
||||||
|
- Почему связный список всегда медленен при поиске.
|
||||||
|
|
||||||
|
- Как удаление работает в каждой структуре.
|
||||||
|
|
||||||
|
* Вывод должен содержать ответ на вопрос: какую структуру и для каких задач (частые вставки, частый поиск, необходимость получать данные в порядке) стоит выбирать в реальной жизни.*
|
||||||
|
|
||||||
|
## Задание: Поиск выхода из лабиринта (объектно-ориентированная реализация с паттернами)
|
||||||
|
|
||||||
|
### Цель работы
|
||||||
|
Разработать гибкую, расширяемую программу для загрузки лабиринта из файла, поиска пути от старта до выхода с возможностью выбора алгоритма, визуализации процесса и экспериментального сравнения алгоритмов. В ходе работы необходимо применить минимум 3 паттерна проектирования из списка GoF, обосновать их выбор и продемонстрировать преимущества такой архитектуры.
|
||||||
|
|
||||||
|
### Общая схема приложения (пример)
|
||||||
|
|
||||||
|
```mermaid
|
||||||
|
classDiagram
|
||||||
|
class Maze {
|
||||||
|
-Cell[] cells
|
||||||
|
-int width, height
|
||||||
|
-Cell start
|
||||||
|
-Cell exit
|
||||||
|
+getCell(x,y): Cell
|
||||||
|
+getNeighbors(cell): List~Cell~
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class Cell {
|
||||||
|
-int x, y
|
||||||
|
-bool isWall
|
||||||
|
-bool isStart
|
||||||
|
-bool isExit
|
||||||
|
+isPassable(): bool
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeBuilder {
|
||||||
|
<<interface>>
|
||||||
|
+buildFromFile(filename): Maze
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class TextFileMazeBuilder {
|
||||||
|
+buildFromFile(filename): Maze
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class PathFindingStrategy {
|
||||||
|
<<interface>>
|
||||||
|
+findPath(maze, start, exit): List~Cell~
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class BFSStrategy
|
||||||
|
class DFSStrategy
|
||||||
|
class AStarStrategy
|
||||||
|
class DijkstraStrategy
|
||||||
|
|
||||||
|
class SearchStats {
|
||||||
|
+timeMs: float
|
||||||
|
+visitedCells: int
|
||||||
|
+pathLength: int
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class MazeSolver {
|
||||||
|
-Maze maze
|
||||||
|
-PathFindingStrategy strategy
|
||||||
|
+setStrategy(strategy)
|
||||||
|
+solve(): SearchStats
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class Command {
|
||||||
|
<<interface>>
|
||||||
|
+execute()
|
||||||
|
+undo()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class MoveCommand {
|
||||||
|
-Player player
|
||||||
|
-Direction dir
|
||||||
|
-Cell previousCell
|
||||||
|
+execute()
|
||||||
|
+undo()
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class Player {
|
||||||
|
-Cell currentCell
|
||||||
|
+moveTo(cell)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class Observer {
|
||||||
|
<<interface>>
|
||||||
|
+update(event)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
class ConsoleView {
|
||||||
|
+update(event)
|
||||||
|
+render(maze, player, path)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
MazeBuilder <|.. TextFileMazeBuilder
|
||||||
|
MazeBuilder --> Maze : creates
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|.. BFSStrategy
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|.. DFSStrategy
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|.. AStarStrategy
|
||||||
|
PathFindingStrategy <|.. DijkstraStrategy
|
||||||
|
MazeSolver --> PathFindingStrategy : uses
|
||||||
|
MazeSolver --> Maze : uses
|
||||||
|
Command <|.. MoveCommand
|
||||||
|
MoveCommand --> Player
|
||||||
|
Player --> Cell
|
||||||
|
Observer <|.. ConsoleView
|
||||||
|
MazeSolver --> Observer : notifies
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### Выполнение
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Этап 1. Модель лабиринта (без паттернов, просто классы)
|
||||||
|
**Задача:** Создать классы `Cell` и `Maze`, которые представляют карту лабиринта.
|
||||||
|
- `Cell` хранит координаты (x, y), флаги `isWall`, `isStart`, `isExit`, метод `isPassable()` (возвращает `True` для прохода, если не стена).
|
||||||
|
- `Maze` хранит двумерный массив клеток, ширину, высоту, ссылки на стартовую и выходную клетку. Методы: `getCell(x, y)`, `getNeighbors(cell)` – возвращает список соседних проходимых клеток (вверх, вниз, влево, вправо, если в пределах границ и не стена).
|
||||||
|
|
||||||
|
**Результат:** Лабиринт можно создать вручную в коде, но загрузку пока не делаем.
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Этап 2. Загрузка лабиринта из файла – применение паттерна **Builder**
|
||||||
|
**Задача:** Реализовать загрузку лабиринта из текстового файла, где `#` – стена, ` ` (пробел) – проход, `S` – старт, `E` – выход.
|
||||||
|
- Создать интерфейс `MazeBuilder` с методом `buildFromFile(filename)`.
|
||||||
|
- Реализовать класс `TextFileMazeBuilder`, который читает файл, парсит символы, создаёт объекты `Cell`, задаёт координаты и флаги, после чего возвращает готовый `Maze`.
|
||||||
|
|
||||||
|
Процесс построения лабиринта сложный (парсинг, валидация, установка старта/выхода). Builder скрывает детали создания от клиента. В будущем можно легко добавить другой формат (например, JSON или бинарный) через новую реализацию `MazeBuilder`.
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Этап 3. Стратегии поиска пути – паттерн **Strategy**
|
||||||
|
**Задача:** Реализовать семейство алгоритмов поиска пути от старта до выхода.
|
||||||
|
- Создать интерфейс `PathFindingStrategy` с методом `findPath(maze, start, exit)`, возвращающим список клеток пути (от старта до выхода включительно) или пустой список, если пути нет.
|
||||||
|
- Реализовать минимум 3 стратегии:
|
||||||
|
- **BFS** (поиск в ширину) – гарантирует кратчайший путь по количеству шагов.
|
||||||
|
- **DFS** (поиск в глубину) – быстрый, но не обязательно кратчайший.
|
||||||
|
- **A*** (с эвристикой, например, манхэттенское расстояние) – компромисс между скоростью и оптимальностью.
|
||||||
|
- (Опционально) **Дейкстра** – полезна для взвешенных лабиринтов, но в базовом варианте все шаги имеют вес 1, тогда она совпадает с BFS.
|
||||||
|
|
||||||
|
Каждая стратегия возвращает путь. Для BFS/DFS используйте очередь/стек, для A* – приоритетную очередь (heapq). Важно: алгоритмы не должны модифицировать сам лабиринт, только читать состояние клеток.
|
||||||
|
|
||||||
|
Strategy позволяет легко переключать алгоритмы во время выполнения, не меняя код остальной программы. Новый алгоритм можно добавить, реализовав интерфейс.
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Этап 4. Класс-оркестратор – **MazeSolver** (использует Strategy)
|
||||||
|
**Задача:** Создать класс, который принимает лабиринт и стратегию, выполняет поиск и собирает статистику.
|
||||||
|
- `MazeSolver` содержит поля `maze` и `strategy`.
|
||||||
|
- Метод `setStrategy(strategy)` для динамической смены алгоритма.
|
||||||
|
- Метод `solve()` вызывает `strategy.findPath(...)` и возвращает объект `SearchStats` (время выполнения в миллисекундах, количество посещённых клеток, длина найденного пути).
|
||||||
|
- Для замера времени используйте `time.perf_counter()` до и после вызова стратегии.
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Этап 5. Визуализация и пошаговое управление – паттерны **Observer** и **Command** (по желанию)
|
||||||
|
**5.1. Наблюдатель (Observer)** – обновление консольного интерфейса.
|
||||||
|
- Создать интерфейс `Observer` с методом `update(event)`, где `event` может быть строкой или объектом с типом события (`"path_found"`, `"move"`, `"maze_loaded"`).
|
||||||
|
- Реализовать класс `ConsoleView`, который отображает лабиринт, текущее положение игрока (если реализован пошаговый режим) и найденный путь. Метод `render(maze, player_position, path)` рисует карту в консоли.
|
||||||
|
- `MazeSolver` (или отдельный контроллер) может иметь список наблюдателей и уведомлять их при изменении состояния.
|
||||||
|
|
||||||
|
**5.2. Команда (Command)** – для пошагового перемещения игрока по найденному пути (или ручного управления).
|
||||||
|
- Создать интерфейс `Command` с методами `execute()` и `undo()`.
|
||||||
|
- Реализовать `MoveCommand`, который принимает игрока (`Player`), направление и изменяет его позицию, сохраняя предыдущую для отмены.
|
||||||
|
- Создать класс `Player`, хранящий текущую клетку.
|
||||||
|
- Консольное меню позволяет вводить команды (W/A/S/D), выполнять `MoveCommand`, при необходимости отменять последний ход (Ctrl+Z). Это опционально, но очень наглядно демонстрирует паттерн.
|
||||||
|
|
||||||
|
*Observer можно реализовать только для вывода сообщений о начале/конце поиска, а Command – для демонстрации undo при ручном исследовании лабиринта.*
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Этап 6. Экспериментальная часть (аналогично заданию со структурами данных)
|
||||||
|
**Задача:** Сравнить эффективность реализованных стратегий на лабиринтах разной сложности.
|
||||||
|
1. **Подготовка тестовых лабиринтов:**
|
||||||
|
- Маленький (10×10) с простым путём.
|
||||||
|
- Средний (50×50) с тупиками.
|
||||||
|
- Большой (100×100) с запутанной структурой.
|
||||||
|
- «Пустой» лабиринт (без стен) – для демонстрации максимальной производительности.
|
||||||
|
- «Без выхода» – чтобы проверить обработку отсутствия пути.
|
||||||
|
2. **Замеры:**
|
||||||
|
- Для каждого лабиринта и каждой стратегии запустить `solve()` 5–10 раз, усреднить время, количество посещённых клеток, длину пути.
|
||||||
|
- Записать результаты в CSV: `лабиринт,стратегия,время_мс,посещено_клеток,длина_пути`.
|
||||||
|
3. **Анализ:**
|
||||||
|
- Построить графики для каждого лабиринта.
|
||||||
|
- Проанализировать и написать выводы по итогам (эффективность того или иного алгоритма в разных случаях).
|
||||||
|
|
||||||
|
4. **Дополнительное задание:** Реализовать взвешенные клетки (например, болото – вес 3, песок – вес 2, асфальт – вес 1) и сравнить Дейкстру с A* на взвешенном графе.
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Этап 7. Отчёт
|
||||||
|
**Структура отчёта:**
|
||||||
|
1. Описание задачи и выбранных паттернов (с диаграммой классов из Mermaid).
|
||||||
|
2. Листинги ключевых классов (можно выборочно) или ссылка на репозиторий.
|
||||||
|
3. Результаты экспериментов (таблицы, графики).
|
||||||
|
4. Анализ эффективности алгоритмов и применимости паттернов.
|
||||||
|
5. Выводы: как ООП и паттерны помогли сделать код гибким и расширяемым. Что было бы сложно изменить без них.
|
||||||
|
|
||||||
|
### Советы
|
||||||
|
- Для A* самая простая эвристика: `abs(x1 - x2) + abs(y1 - y2)`.
|
||||||
|
- При поиске пути надо хранить предшественников (`parent` для каждой посещённой клетки), чтобы восстановить путь.
|
||||||
|
- Для BFS/DFS используй `deque` (очередь) и `list` (стек).
|
||||||
|
- Визуализацию в консоли можно сделать с помощью `os.system('cls' if os.name == 'nt' else 'clear')` для перерисовки.
|
||||||
|
|
|
||||||
0
SavelevMI/428.md
Normal file
0
SavelevMI/428.md
Normal file
0
ShulpinIN/428.md
Normal file
0
ShulpinIN/428.md
Normal file
0
Smirnovvs/428.txt
Normal file
0
Smirnovvs/428.txt
Normal file
0
SobolevNS/426
Normal file
0
SobolevNS/426
Normal file
0
SokolovEN/426
Normal file
0
SokolovEN/426
Normal file
0
SokolovNE/428b.md.txt
Normal file
0
SokolovNE/428b.md.txt
Normal file
0
SolovevDD/425.md
Normal file
0
SolovevDD/425.md
Normal file
0
SolovevDS/428b.md
Normal file
0
SolovevDS/428b.md
Normal file
1
SorokinAD/428.md
Normal file
1
SorokinAD/428.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
1
|
||||||
0
VarnakovAA/429.md
Normal file
0
VarnakovAA/429.md
Normal file
0
VildyaevAV/426
Normal file
0
VildyaevAV/426
Normal file
0
VolkovVA/428b.md
Normal file
0
VolkovVA/428b.md
Normal file
0
YanyaevAA/428b.md
Normal file
0
YanyaevAA/428b.md
Normal file
1
YaroslavtsevAS/428.md
Normal file
1
YaroslavtsevAS/428.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
428
|
||||||
0
ZelentsovAV/428b.md
Normal file
0
ZelentsovAV/428b.md
Normal file
0
ZhuravlevDV/425.txt
Normal file
0
ZhuravlevDV/425.txt
Normal file
0
agafonovdm/425.txt
Normal file
0
agafonovdm/425.txt
Normal file
0
anikinvd/428.md
Normal file
0
anikinvd/428.md
Normal file
0
chizhikovaSM/428.md
Normal file
0
chizhikovaSM/428.md
Normal file
|
|
@ -1,256 +0,0 @@
|
||||||
import time
|
|
||||||
import random
|
|
||||||
import csv
|
|
||||||
|
|
||||||
def record(n, mode="random"):
|
|
||||||
records = [(f"user_{i:05d}", f"123-456-{i:04d}") for i in range(n)]
|
|
||||||
if mode == "random":
|
|
||||||
random.shuffle(records)
|
|
||||||
return records
|
|
||||||
|
|
||||||
N = 1000
|
|
||||||
records_shuffled = record(N, "random")
|
|
||||||
records_sorted = record(N, "sorted")
|
|
||||||
|
|
||||||
all_results = []
|
|
||||||
|
|
||||||
def time_1(func, repeat=5):
|
|
||||||
times = []
|
|
||||||
for _ in range(repeat):
|
|
||||||
start = time.perf_counter()
|
|
||||||
func()
|
|
||||||
end = time.perf_counter()
|
|
||||||
times.append(end - start)
|
|
||||||
return sum(times) / repeat, times
|
|
||||||
|
|
||||||
# 1
|
|
||||||
def ll_insert(head, name, phone):
|
|
||||||
if head and head['name'] == name:
|
|
||||||
head['phone'] = phone
|
|
||||||
return head
|
|
||||||
current = head
|
|
||||||
while current and current['next']:
|
|
||||||
if current['next']['name'] == name:
|
|
||||||
current['next']['phone'] = phone
|
|
||||||
return head
|
|
||||||
current = current['next']
|
|
||||||
new_node = {'name': name, 'phone': phone, 'next': None}
|
|
||||||
if head is None:
|
|
||||||
return new_node
|
|
||||||
current = head
|
|
||||||
while current['next']:
|
|
||||||
current = current['next']
|
|
||||||
current['next'] = new_node
|
|
||||||
return head
|
|
||||||
|
|
||||||
def ll_find(head, name):
|
|
||||||
current = head
|
|
||||||
while current:
|
|
||||||
if current['name'] == name:
|
|
||||||
return current['phone']
|
|
||||||
current = current['next']
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
|
|
||||||
def ll_delete(head, name):
|
|
||||||
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):
|
|
||||||
records = []
|
|
||||||
current = head
|
|
||||||
while current:
|
|
||||||
records.append((current['name'], current['phone']))
|
|
||||||
current = current['next']
|
|
||||||
records.sort(key=lambda x: x[0])
|
|
||||||
return records
|
|
||||||
|
|
||||||
# 2
|
|
||||||
def hash_func(name, size):
|
|
||||||
return sum(ord(ch) for ch in name) % size
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_create(size=200):
|
|
||||||
return [None] * size
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_insert(table, name, phone):
|
|
||||||
idx = hash_func(name, len(table))
|
|
||||||
table[idx] = ll_insert(table[idx], name, phone)
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_find(table, name):
|
|
||||||
idx = hash_func(name, len(table))
|
|
||||||
return ll_find(table[idx], name)
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_delete(table, name):
|
|
||||||
idx = hash_func(name, len(table))
|
|
||||||
table[idx] = ll_delete(table[idx], name)
|
|
||||||
|
|
||||||
def ht_list_all(table):
|
|
||||||
records = []
|
|
||||||
for bucket in table:
|
|
||||||
current = bucket
|
|
||||||
while current:
|
|
||||||
records.append((current['name'], current['phone']))
|
|
||||||
current = current['next']
|
|
||||||
records.sort(key=lambda x: x[0])
|
|
||||||
return records
|
|
||||||
|
|
||||||
# 3
|
|
||||||
def bst_insert(root, name, phone):
|
|
||||||
if root is None:
|
|
||||||
return {'name': name, 'phone': phone, 'left': None, 'right': None}
|
|
||||||
if name < root['name']:
|
|
||||||
root['left'] = bst_insert(root['left'], name, phone)
|
|
||||||
elif name > root['name']:
|
|
||||||
root['right'] = bst_insert(root['right'], name, phone)
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
root['phone'] = phone
|
|
||||||
return root
|
|
||||||
|
|
||||||
def bst_find(root, name):
|
|
||||||
if root is None:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
if name == root['name']:
|
|
||||||
return root['phone']
|
|
||||||
elif name < root['name']:
|
|
||||||
return bst_find(root['left'], name)
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
return bst_find(root['right'], name)
|
|
||||||
|
|
||||||
def _find_min(node):
|
|
||||||
while node['left']:
|
|
||||||
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']
|
|
||||||
min_node = _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 bst_list_all(root):
|
|
||||||
result = []
|
|
||||||
if root:
|
|
||||||
result.extend(bst_list_all(root['left']))
|
|
||||||
result.append((root['name'], root['phone']))
|
|
||||||
result.extend(bst_list_all(root['right']))
|
|
||||||
return result
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
all_names = [name for name, _ in records_shuffled]
|
|
||||||
existing = random.sample(all_names, 100)
|
|
||||||
none_names = [f"None_{i}" for i in range(10)]
|
|
||||||
find_names = existing + none_names
|
|
||||||
random.shuffle(find_names)
|
|
||||||
delete_names = random.sample(all_names, 50)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
for struct_name, struct_funcs in [
|
|
||||||
("LinkedList", (ll_insert, ll_find, ll_delete, ll_list_all)),
|
|
||||||
("HashTable", (ht_insert, ht_find, ht_delete, ht_list_all)),
|
|
||||||
("BST", (bst_insert, bst_find, bst_delete, bst_list_all))
|
|
||||||
]:
|
|
||||||
print(f"\n{struct_name}")
|
|
||||||
insert, find, delete, list_all = struct_funcs
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
for mode, records in [("случайный", records_shuffled), ("отсортированный", records_sorted)]:
|
|
||||||
def insert_func(data=records):
|
|
||||||
if struct_name == "LinkedList":
|
|
||||||
obj = None
|
|
||||||
for name, phone in data:
|
|
||||||
obj = insert(obj, name, phone)
|
|
||||||
elif struct_name == "HashTable":
|
|
||||||
obj = ht_create()
|
|
||||||
for name, phone in data:
|
|
||||||
insert(obj, name, phone)
|
|
||||||
else: # BST
|
|
||||||
obj = None
|
|
||||||
for name, phone in data:
|
|
||||||
obj = insert(obj, name, phone)
|
|
||||||
avg, times = time_1(insert_func)
|
|
||||||
print(f" Вставка ({mode}): {avg:.6f}")
|
|
||||||
for t in times:
|
|
||||||
all_results.append([struct_name, mode, "вставка", t])
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
if struct_name == "LinkedList":
|
|
||||||
obj = None
|
|
||||||
for name, phone in records_shuffled:
|
|
||||||
obj = insert(obj, name, phone)
|
|
||||||
elif struct_name == "HashTable":
|
|
||||||
obj = ht_create()
|
|
||||||
for name, phone in records_shuffled:
|
|
||||||
insert(obj, name, phone)
|
|
||||||
else: # BST
|
|
||||||
obj = None
|
|
||||||
for name, phone in records_shuffled:
|
|
||||||
obj = insert(obj, name, phone)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def find_func():
|
|
||||||
for name in find_names:
|
|
||||||
find(obj, name)
|
|
||||||
|
|
||||||
avg, times = time_1(find_func)
|
|
||||||
print(f" Поиск 110 записей: {avg:.6f}")
|
|
||||||
for t in times:
|
|
||||||
all_results.append([struct_name, "случайный", "поиск", t])
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def delete_func():
|
|
||||||
if struct_name == "LinkedList":
|
|
||||||
temp = None
|
|
||||||
for n, p in records_shuffled:
|
|
||||||
temp = insert(temp, n, p)
|
|
||||||
for name in delete_names:
|
|
||||||
temp = delete(temp, name)
|
|
||||||
elif struct_name == "HashTable":
|
|
||||||
temp = ht_create()
|
|
||||||
for n, p in records_shuffled:
|
|
||||||
insert(temp, n, p)
|
|
||||||
for name in delete_names:
|
|
||||||
delete(temp, name)
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
temp = None
|
|
||||||
for n, p in records_shuffled:
|
|
||||||
temp = insert(temp, n, p)
|
|
||||||
for name in delete_names:
|
|
||||||
temp = delete(temp, name)
|
|
||||||
|
|
||||||
avg, times = time_1(delete_func)
|
|
||||||
print(f" Удаление 50 записей: {avg:.6f}")
|
|
||||||
for t in times:
|
|
||||||
all_results.append([struct_name, "случайный", "удаление", t])
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
with open("experiment_results.csv", "w", newline="", encoding="utf-8") as f:
|
|
||||||
writer = csv.writer(f)
|
|
||||||
writer.writerow(["Structure", "Mode", "Operation", "Time_sec"])
|
|
||||||
writer.writerows(all_results)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
@ -1,62 +0,0 @@
|
||||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
|
||||||
import csv
|
|
||||||
|
|
||||||
# Читаем и усредняем данные
|
|
||||||
insert_random = {'LinkedList': [], 'HashTable': [], 'BST': []}
|
|
||||||
insert_sorted = {'LinkedList': [], 'HashTable': [], 'BST': []}
|
|
||||||
search_data = {'LinkedList': [], 'HashTable': [], 'BST': []}
|
|
||||||
delete_data = {'LinkedList': [], 'HashTable': [], 'BST': []}
|
|
||||||
|
|
||||||
with open('experiment_results.csv', 'r', encoding='utf-8') as f:
|
|
||||||
reader = csv.reader(f)
|
|
||||||
next(reader)
|
|
||||||
for row in reader:
|
|
||||||
if len(row) >= 4:
|
|
||||||
try:
|
|
||||||
if row[2] == 'вставка':
|
|
||||||
if row[1] == 'случайный':
|
|
||||||
insert_random[row[0]].append(float(row[3]))
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
insert_sorted[row[0]].append(float(row[3]))
|
|
||||||
elif row[2] == 'поиск':
|
|
||||||
search_data[row[0]].append(float(row[3]))
|
|
||||||
elif row[2] == 'удаление':
|
|
||||||
delete_data[row[0]].append(float(row[3]))
|
|
||||||
except:
|
|
||||||
pass
|
|
||||||
|
|
||||||
# Усредняем
|
|
||||||
structures = ['LinkedList', 'HashTable', 'BST']
|
|
||||||
insert_random_avg = [sum(insert_random[s])/len(insert_random[s]) if insert_random[s] else 0 for s in structures]
|
|
||||||
insert_sorted_avg = [sum(insert_sorted[s])/len(insert_sorted[s]) if insert_sorted[s] else 0 for s in structures]
|
|
||||||
search_avg = [sum(search_data[s])/len(search_data[s]) if search_data[s] else 0 for s in structures]
|
|
||||||
delete_avg = [sum(delete_data[s])/len(delete_data[s]) if delete_data[s] else 0 for s in structures]
|
|
||||||
|
|
||||||
# Вставка
|
|
||||||
plt.figure(figsize=(8, 5))
|
|
||||||
x = range(len(structures))
|
|
||||||
plt.bar([i - 0.2 for i in x], insert_random_avg, width=0.4, label='Случайный', color='blue')
|
|
||||||
plt.bar([i + 0.2 for i in x], insert_sorted_avg, width=0.4, label='Отсортированный', color='red')
|
|
||||||
plt.xticks(x, structures)
|
|
||||||
plt.ylabel('Время (сек)')
|
|
||||||
plt.title('Вставка записей')
|
|
||||||
plt.legend()
|
|
||||||
plt.show()
|
|
||||||
|
|
||||||
# Поиск
|
|
||||||
plt.figure(figsize=(8, 5))
|
|
||||||
plt.bar(structures, search_avg, color=['blue', 'green', 'red'])
|
|
||||||
plt.ylabel('Время (сек)')
|
|
||||||
plt.title('Поиск 110 записей')
|
|
||||||
for i, v in enumerate(search_avg):
|
|
||||||
plt.text(i, v + 0.0001, f'{v:.6f}', ha='center')
|
|
||||||
plt.show()
|
|
||||||
|
|
||||||
# Удаление
|
|
||||||
plt.figure(figsize=(8, 5))
|
|
||||||
plt.bar(structures, delete_avg, color=['blue', 'green', 'red'])
|
|
||||||
plt.ylabel('Время (сек)')
|
|
||||||
plt.title('Удаление 50 записей')
|
|
||||||
for i, v in enumerate(delete_avg):
|
|
||||||
plt.text(i, v + 0.001, f'{v:.6f}', ha='center')
|
|
||||||
plt.show()
|
|
||||||
|
|
@ -1,73 +0,0 @@
|
||||||
Отчет по лабораторной работе "Структуры данных"
|
|
||||||
|
|
||||||
1)Среднее время выполнения (в секундах)
|
|
||||||
|
|
||||||
| Структура | Режим | Вставка (1000) | Поиск (110) | Удаление (50) |
|
|
||||||
|-----------|-------|----------------|-------------|---------------|
|
|
||||||
| **LinkedList** | случайный | 0.574278 | 0.027799 | 0.385323 |
|
|
||||||
| **LinkedList** | отсортированный | 0.389446 | — | — |
|
|
||||||
| **HashTable** | случайный | 0.036228 | 0.001376 | 0.027784 |
|
|
||||||
| **HashTable** | отсортированный | 0.041256 | — | — |
|
|
||||||
| **BST** | случайный | 0.007626 | 0.000781 | 0.008064 |
|
|
||||||
| **BST** | отсортированный | 0.463135 | — | — |
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
2)Графическое представление
|
|
||||||
график в коде
|
|
||||||
|
|
||||||
Диаграмма сравнения времени выполнения операций для трёх структур данных
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
3)Анализ результатов
|
|
||||||
|
|
||||||
1. Влияние порядка данных на BST
|
|
||||||
|
|
||||||
| Параметр | Случайный порядок | Отсортированный порядок | Изменение |
|
|
||||||
|----------|-------------------|------------------------|-----------|
|
|
||||||
| Время вставки | 0.0076 сек | 0.4631 сек | намного медленнее |
|
|
||||||
|
|
||||||
Каждый новый элемент добавляется в самый правый узел, и дерево теряет свою сбалансированность.
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
2. Устойчивость хеш-таблицы к порядку данных
|
|
||||||
|
|
||||||
| Параметр | Случайный порядок | Отсортированный порядок
|
|
||||||
|----------|-------------------|------------------------|
|
|
||||||
| Время вставки | 0.0362 сек | 0.0413 сек |
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
Хеш-функция `sum(ord(ch)) % size` равномерно распределяет записи. Даже если имена приходят отсортированными, они попадают в разные корзины случайным образом.
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
3. Медлительность связного списка при поиске
|
|
||||||
|
|
||||||
| Операция | LinkedList | HashTable | BST (случайный) |
|
|
||||||
|----------|------------|-----------|-----------------|
|
|
||||||
| Поиск (110 записей) | 0.0278 сек | 0.0014 сек | 0.0008 сек |
|
|
||||||
|
|
||||||
- Хеш-таблица быстрее связного списка в 20 раз
|
|
||||||
- BST быстрее связного списка в 35 раз
|
|
||||||
Поиск в связном списке требует линейного прохода от головы до конца:
|
|
||||||
|
|
||||||
· В худшем случае нужно проверить все 1000 элементов
|
|
||||||
· Нельзя "перепрыгнуть" к нужному элементу
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
4. Сравнение операций удаления
|
|
||||||
|
|
||||||
| Структура | Время удаления (50 записей) |
|
|
||||||
|-----------|----------------------------|
|
|
||||||
| LinkedList | 0.3853 сек
|
|
||||||
| HashTable | 0.0278 сек
|
|
||||||
| BST (случайный) | 0.0081 сек
|
|
||||||
|
|
||||||
BST и хеш-таблица значительно превосходят связный список по скорости удаления
|
|
||||||
5)итог
|
|
||||||
1. Для частого поиска → Хеш-таблица (O(1))
|
|
||||||
2. Для частых вставок/удалений на случайных данных → BST (O(log n))
|
|
||||||
3. Для получения данных в отсортированном порядке → BST (in-order обход)
|
|
||||||
4. Для маленьких объёмов данных → любой, но LinkedList проще
|
|
||||||
5. Для отсортированных входных данных → НЕ использовать BST (деградация до O(n))
|
|
||||||
0
duznb/429.md.txt
Normal file
0
duznb/429.md.txt
Normal file
0
dyachenkoas/428
Normal file
0
dyachenkoas/428
Normal file
0
famutdinovmd/428b.md
Normal file
0
famutdinovmd/428b.md
Normal file
0
fomichevks/426.md.txt
Normal file
0
fomichevks/426.md.txt
Normal file
0
groshevava/426.md.txt
Normal file
0
groshevava/426.md.txt
Normal file
0
kalinovskiymi/428
Normal file
0
kalinovskiymi/428
Normal file
1
konnovaea/429
Normal file
1
konnovaea/429
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
429
|
||||||
0
kornevma/426.md
Normal file
0
kornevma/426.md
Normal file
0
krasnovia/429.txt
Normal file
0
krasnovia/429.txt
Normal file
1
kuznetsovTD/428b.md
Normal file
1
kuznetsovTD/428b.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
428b.md
|
||||||
0
meosyam/428.md.txt
Normal file
0
meosyam/428.md.txt
Normal file
1
nehoroshevaa/428b.md
Normal file
1
nehoroshevaa/428b.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
428b
|
||||||
0
nikitovie/425.txt
Normal file
0
nikitovie/425.txt
Normal file
0
novikovsd/428
Normal file
0
novikovsd/428
Normal file
6
osipovamd/428.md
Normal file
6
osipovamd/428.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,6 @@
|
||||||
|
{\rtf1\ansi\ansicpg1251\cocoartf2869
|
||||||
|
\cocoatextscaling0\cocoaplatform0{\fonttbl}
|
||||||
|
{\colortbl;\red255\green255\blue255;}
|
||||||
|
{\*\expandedcolortbl;;}
|
||||||
|
\paperw11900\paperh16840\margl1440\margr1440\vieww11520\viewh8400\viewkind0
|
||||||
|
}
|
||||||
0
petryaninyas/426.md
Normal file
0
petryaninyas/426.md
Normal file
0
pogodinda/427.md.txt
Normal file
0
pogodinda/427.md.txt
Normal file
BIN
raskatovia/429.md
Normal file
BIN
raskatovia/429.md
Normal file
Binary file not shown.
1
rybakovaa/428b.md
Normal file
1
rybakovaa/428b.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
428b
|
||||||
0
semyanovra/426.md
Normal file
0
semyanovra/426.md
Normal file
0
shahovaa/429.md
Normal file
0
shahovaa/429.md
Normal file
0
shalovsa/429.txt
Normal file
0
shalovsa/429.txt
Normal file
0
shapovalovka/425.txt
Normal file
0
shapovalovka/425.txt
Normal file
0
shekurovaa/429.md
Normal file
0
shekurovaa/429.md
Normal file
0
smirnovad/429.md
Normal file
0
smirnovad/429.md
Normal file
6
sobininaas/429.rtf
Normal file
6
sobininaas/429.rtf
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,6 @@
|
||||||
|
{\rtf1\ansi\ansicpg1251\cocoartf2761
|
||||||
|
\cocoatextscaling0\cocoaplatform0{\fonttbl}
|
||||||
|
{\colortbl;\red255\green255\blue255;}
|
||||||
|
{\*\expandedcolortbl;;}
|
||||||
|
\paperw11900\paperh16840\margl1440\margr1440\vieww11520\viewh8400\viewkind0
|
||||||
|
}
|
||||||
1
soldatkinao/428б.md
Normal file
1
soldatkinao/428б.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
<EFBFBD>¥¦¨¬ ¢כ¢®₪ ×®¬ ₪ ם×א (ECHO) ¢×«מח¥.
|
||||||
1
soninrv/428.md
Normal file
1
soninrv/428.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
|
||||||
0
starikovta/426.md
Normal file
0
starikovta/426.md
Normal file
0
stepinim/428.md
Normal file
0
stepinim/428.md
Normal file
1
victorovaas/429
Normal file
1
victorovaas/429
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
<EFBFBD>¥¦¨¬ ¢כ¢®₪ ×®¬ ₪ ם×א (ECHO) ¢×«מח¥.
|
||||||
1
volkovim/428b.md
Normal file
1
volkovim/428b.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
428b
|
||||||
1
zaharoves/429.md
Normal file
1
zaharoves/429.md
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
|
||||||
1
zhigalovrd/425.txt
Normal file
1
zhigalovrd/425.txt
Normal file
|
|
@ -0,0 +1 @@
|
||||||
|
ыфыв
|
||||||
0
zverevem/429.txt
Normal file
0
zverevem/429.txt
Normal file
Loading…
Reference in New Issue
Block a user