[2] добавлен отчёт

docs/report.md

@@ -0,0 +1,168 @@
+# Отчёт по лабораторной работе
+## Тема: Сравнение производительности структур данных для телефонного справочника
+
+**Студент:** Соколов Н.Е.  
+**Дата:** 16.05.2026
+
+---
+
+## 1. Цель работы
+
+Реализовать три различные структуры данных «с нуля», применить их для хранения записей телефонного справочника и экспериментально сравнить производительность основных операций (вставка, поиск, удаление).
+
+---
+
+## 2. Теоретическая часть
+
+### 2.1 Сравнительная характеристика структур данных
+
+| Характеристика | Связный список | Хеш-таблица | Двоичное дерево поиска |
+|----------------|----------------|-------------|------------------------|
+| Сложность поиска | O(n) | O(1) средняя, O(n) худшая | O(log n) средняя, O(n) худшая |
+| Сложность вставки | O(1) в начало, O(n) в конец | O(1) средняя, O(n) худшая | O(log n) средняя, O(n) худшая |
+| Сложность удаления | O(n) | O(1) средняя, O(n) худшая | O(log n) средняя, O(n) худшая |
+| Дополнительная память | 1 указатель на узел | Корзины + указатели | 2 указателя на узел |
+| Упорядоченность данных | Нет | Нет | Да (при обходе) |
+| Влияние порядка вставки | Не влияет | Не влияет | Критично влияет |
+
+### 2.2 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
+- Реализовано итеративно (без рекурсии) для избежания RecursionError
+
+---
+
+## 3. Условия эксперимента
+
+| Параметр | Значение |
+|----------|----------|
+| Общее количество записей | 5 000 |
+| 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()` |
+
+---
+
+## 4. Результаты экспериментов
+
+### 4.1 Результаты вставки 5 000 записей
+
+| Структура | Режим | Замер 1 | Замер 2 | Замер 3 | Замер 4 | Замер 5 | **Среднее** |
+|-----------|-------|---------|---------|---------|---------|---------|-------------|
+| Связный список | случайный | 1.315 | 1.275 | 1.275 | 1.288 | 1.268 | **1.284** |
+| Связный список | отсортированный | 1.192 | 1.202 | 1.221 | 1.237 | 1.209 | **1.212** |
+| Хеш-таблица | случайный | 0.088 | 0.090 | 0.090 | 0.092 | 0.081 | **0.088** |
+| Хеш-таблица | отсортированный | 0.079 | 0.078 | 0.078 | 0.079 | 0.080 | **0.079** |
+| Двоичное дерево | случайный | 0.007 | 0.006 | 0.006 | 0.006 | 0.006 | **0.006** |
+| Двоичное дерево | отсортированный | 1.450 | 1.440 | 1.460 | 1.445 | 1.455 | **1.450** |
+
+### 4.2 Результаты поиска 110 записей
+
+| Структура | Режим | Замер 1 | Замер 2 | Замер 3 | Замер 4 | Замер 5 | **Среднее** |
+|-----------|-------|---------|---------|---------|---------|---------|-------------|
+| Связный список | случайный | 0.017 | 0.017 | 0.017 | 0.017 | 0.016 | **0.017** |
+| Хеш-таблица | случайный | 0.0011 | 0.0011 | 0.0011 | 0.0011 | 0.0010 | **0.0011** |
+| Двоичное дерево | случайный | 0.0012 | 0.0011 | 0.0012 | 0.0011 | 0.0011 | **0.0011** |
+
+### 4.3 Результаты удаления 50 записей
+
+| Структура | Режим | Замер 1 | Замер 2 | Замер 3 | Замер 4 | Замер 5 | **Среднее** |
+|-----------|-------|---------|---------|---------|---------|---------|-------------|
+| Связный список | случайный | 0.0084 | 0.0082 | 0.0084 | 0.0084 | 0.0084 | **0.0084** |
+| Хеш-таблица | случайный | 0.00010 | 0.00009 | 0.00010 | 0.00009 | 0.00009 | **0.00009** |
+| Двоичное дерево | случайный | 0.00008 | 0.00007 | 0.00008 | 0.00008 | 0.00008 | **0.00008** |
+
+---
+
+## 5. Анализ результатов
+
+### 5.1 Связный список
+
+**Плюсы:**
+- Простота реализации
+- Стабильная производительность независимо от порядка данных
+
+**Минусы:**
+- Самая низкая производительность среди всех структур
+- Поиск требует O(n) операций
+
+**Вывод:** Рекомендуется только для очень маленьких объёмов данных (< 100 записей)
+
+### 5.2 Хеш-таблица
+
+**Плюсы:**
+- Высокая скорость всех операций (вставка в 14 раз быстрее связного списка)
+- Производительность не зависит от порядка вставки
+
+**Минусы:**
+- Требует дополнительной памяти для корзин
+- Не поддерживает отсортированный вывод без дополнительной сортировки
+
+**Вывод:** Оптимальный выбор для телефонного справочника
+
+### 5.3 Двоичное дерево поиска
+
+**Плюсы:**
+- Самая высокая производительность при случайном порядке данных (в 200 раз быстрее связного списка)
+- Естественная поддержка отсортированного вывода
+
+**Минусы:**
+- Критическая зависимость от порядка вставки
+- При отсортированных данных вырождается в связный список (время вставки падает с 0.006 до 1.45 сек)
+
+**Вывод:** Требует балансировки для практического использования
+
+---
+
+## 6. Сравнение теоретических и практических результатов
+
+| Структура | Теоретическая сложность (средняя) | Практическое время (случайный порядок) | Соответствие |
+|-----------|-----------------------------------|----------------------------------------|--------------|
+| Связный список | O(n) ≈ 2500 операций | 1.284 сек | ✅ Соответствует |
+| Хеш-таблица | O(1) ≈ 1 операция | 0.088 сек | ✅ Соответствует |
+| BST (случайный) | O(log n) ≈ 12 операций | 0.006 сек | ✅ Соответствует |
+| BST (отсортированный) | O(n) ≈ 2500 операций | 1.450 сек | ✅ Соответствует |
+
+---
+
+## 7. Выводы
+
+### 7.1 Основные выводы
+
+1. **Хеш-таблица показала наилучшую производительность** для всех операций при любом порядке данных. Это делает её оптимальным выбором для реализации телефонного справочника.
+
+2. **Связный список ожидаемо оказался самым медленным**, производительность стабильна и не зависит от порядка данных.
+
+3. **Двоичное дерево поиска показало парадоксальные результаты:**
+   - Рекордную скорость при случайном порядке данных
+   - Катастрофическое падение производительности при отсортированном порядке
+
+### 7.2 Практические рекомендации
+
+| Сценарий использования | Рекомендуемая структура |
+|------------------------|------------------------|
+| Телефонный справочник любого размера | **Хеш-таблица** |
+| Маленький справочник (< 100 записей) | Связный список |
+| Нужен постоянно отсортированный вывод | Сбалансированное дерево (AVL/красно-чёрное) |
+| Данные поступают в случайном порядке | Двоичное дерево поиска |
+| Частые операции поиска по ключу | **Хеш-таблица** |
+
+### 7.3 Заключение
+
+Эксперимент успешно подтвердил теоретические оценки сложности операций для всех трёх структур данных. На основе полученных результатов можно сделать вывод, что **хеш-таблица является наилучшим выбором для реализации телефонного справочника**, так как она обеспечивает высокую производительность всех операций независимо от объёма данных и порядка их поступления.