forked from UNN/2026-rff_mp
задание 2: поиск выхода из лабиринта, DFS, подготовка тестовых лабиринтов
This commit is contained in:
parent
188077da56
commit
f04f36c12e
3
.vscode/settings.json
vendored
Normal file
3
.vscode/settings.json
vendored
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,3 @@
|
|||
{
|
||||
"python-envs.defaultEnvManager": "ms-python.python:system"
|
||||
}
|
||||
Binary file not shown.
|
Before Width: | Height: | Size: 30 KiB After Width: | Height: | Size: 30 KiB |
180
results.csv
180
results.csv
|
|
@ -1,91 +1,91 @@
|
|||
структура,режим,операция,повторение,время (сек)
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,1,0.13309969999954774
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,1,0.009379099999932805
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,1,0.004902000000583939
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,2,0.11298999999962689
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,2,0.00728259999959846
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,2,0.003859800000100222
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,3,0.12435430000004999
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,3,0.006995800000368035
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,3,0.0038894999997864943
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,4,0.11281289999988076
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,4,0.0073154000001522945
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,4,0.004016099999716971
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,5,0.12206900000001042
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,5,0.007770400000481459
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,5,0.0039008999992802273
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,1,0.12199670000063634
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,1,0.006072700000004261
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,1,0.004619700000148441
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,2,0.11778119999962655
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,2,0.005873400000382389
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,2,0.004716499999631196
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,3,0.11716749999959575
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,3,0.006211500000063097
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,3,0.004824199999347911
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,4,0.1168800999994346
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,4,0.00615879999986646
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,4,0.004850500000429747
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,5,0.12217359999976907
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,5,0.0060359999997672276
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,5,0.0046704000005775015
|
||||
HashTable,случайный,вставка,1,0.001177799999823037
|
||||
HashTable,случайный,поиск,1,3.729999934876105e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,1,2.009999934671214e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,2,0.001008700000056706
|
||||
HashTable,случайный,поиск,2,3.290000040578889e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,2,1.6900000446185004e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,3,0.0010118999998667277
|
||||
HashTable,случайный,поиск,3,3.500000002532033e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,3,2.0599999515980016e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,4,0.0010044999999081483
|
||||
HashTable,случайный,поиск,4,3.1800000215298496e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,4,1.700000029813964e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,5,0.001006999999844993
|
||||
HashTable,случайный,поиск,5,3.1599999601894524e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,5,1.649999921937706e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,1,0.0009728999993967591
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,1,3.0100000003585592e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,1,1.9299999621580355e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,2,0.0009723000002850313
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,2,2.9599999834317714e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,2,1.919999976962572e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,3,0.0009663999999247608
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,3,3.0500000320898835e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,3,1.9699999938893598e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,4,0.0011242000000493135
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,4,3.400000059627928e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,4,2.080000012938399e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,5,0.0009773000001587206
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,5,3.100000049016671e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,5,1.9699999938893598e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,1,0.004384899999422487
|
||||
BST,случайный,поиск,1,0.0001329000006080605
|
||||
BST,случайный,удаление,1,8.230000003095483e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,2,0.004304400000364694
|
||||
BST,случайный,поиск,2,0.00014240000018617138
|
||||
BST,случайный,удаление,2,8.129999969241908e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,3,0.004376699999738776
|
||||
BST,случайный,поиск,3,0.00014179999925545417
|
||||
BST,случайный,удаление,3,8.269999943877338e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,4,0.004673599999478029
|
||||
BST,случайный,поиск,4,0.0001511999998911051
|
||||
BST,случайный,удаление,4,0.00012150000020483276
|
||||
BST,случайный,вставка,5,0.004335399999945366
|
||||
BST,случайный,поиск,5,0.00013080000007903436
|
||||
BST,случайный,удаление,5,7.93999997767969e-05
|
||||
BST,отсортированный,вставка,1,0.7882552000000942
|
||||
BST,отсортированный,поиск,1,0.01960369999960676
|
||||
BST,отсортированный,удаление,1,0.013939499999651161
|
||||
BST,отсортированный,вставка,2,0.7601769000002605
|
||||
BST,отсортированный,поиск,2,0.019820599999547994
|
||||
BST,отсортированный,удаление,2,0.01359989999946265
|
||||
BST,отсортированный,вставка,3,0.741146899999876
|
||||
BST,отсортированный,поиск,3,0.018209700000625162
|
||||
BST,отсортированный,удаление,3,0.012622499999451975
|
||||
BST,отсортированный,вставка,4,0.7348717000004399
|
||||
BST,отсортированный,поиск,4,0.01830170000084763
|
||||
BST,отсортированный,удаление,4,0.012606900000719179
|
||||
BST,отсортированный,вставка,5,0.7420961000007082
|
||||
BST,отсортированный,поиск,5,0.018224400000690366
|
||||
BST,отсортированный,удаление,5,0.012539400000605383
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,1,0.11277499999999918
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,1,0.006451900000001842
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,1,0.003666800000019066
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,2,0.10957519999999477
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,2,0.0064522000000124535
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,2,0.003728399999999965
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,3,0.109341000000029
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,3,0.006500899999991816
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,3,0.0038011999999980617
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,4,0.1110247999999956
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,4,0.006476099999986218
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,4,0.0036711999999852196
|
||||
LinkedList,случайный,вставка,5,0.11070879999999761
|
||||
LinkedList,случайный,поиск,5,0.0064365000000066175
|
||||
LinkedList,случайный,удаление,5,0.003677400000015041
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,1,0.11145989999999983
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,1,0.005919100000028266
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,1,0.004607999999961976
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,2,0.11035959999998113
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,2,0.005787800000007337
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,2,0.004521399999987352
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,3,0.11167460000001483
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,3,0.006033900000034009
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,3,0.004642099999955462
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,4,0.11137540000004265
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,4,0.0057623999999805164
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,4,0.004488399999956982
|
||||
LinkedList,отсортированный,вставка,5,0.11472939999998744
|
||||
LinkedList,отсортированный,поиск,5,0.005918899999983296
|
||||
LinkedList,отсортированный,удаление,5,0.004527400000029047
|
||||
HashTable,случайный,вставка,1,0.0012038000000416105
|
||||
HashTable,случайный,поиск,1,3.46000000490676e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,1,2.0000000006348273e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,2,0.0010017999999831773
|
||||
HashTable,случайный,поиск,2,3.1499999977313564e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,2,1.720000000204891e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,3,0.0010786999999936597
|
||||
HashTable,случайный,поиск,3,3.4999999968476914e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,3,1.9199999996999395e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,4,0.0009729999999876782
|
||||
HashTable,случайный,поиск,4,3.090000001293447e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,4,1.7399999990175274e-05
|
||||
HashTable,случайный,вставка,5,0.0009918999999740663
|
||||
HashTable,случайный,поиск,5,3.049999997983832e-05
|
||||
HashTable,случайный,удаление,5,1.6399999992700032e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,1,0.0009690999999634187
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,1,3.5900000000310683e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,1,1.8599999975776882e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,2,0.0009684999999990396
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,2,3.0100000003585592e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,2,1.759999997830164e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,3,0.001049399999999423
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,3,3.1100000001060835e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,3,1.8299999965165625e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,4,0.000957400000004327
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,4,2.9900000015459227e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,4,1.7500000012660166e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,вставка,5,0.0009610000000179753
|
||||
HashTable,отсортированный,поиск,5,2.9500000039206498e-05
|
||||
HashTable,отсортированный,удаление,5,1.770000000078653e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,1,0.004438699999980145
|
||||
BST,случайный,поиск,1,0.00013129999996408515
|
||||
BST,случайный,удаление,1,8.220000000846994e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,2,0.004387300000018968
|
||||
BST,случайный,поиск,2,0.00012960000003658934
|
||||
BST,случайный,удаление,2,7.93000000385291e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,3,0.004303200000038032
|
||||
BST,случайный,поиск,3,0.0001283999999941443
|
||||
BST,случайный,удаление,3,8.050000002413071e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,4,0.004263700000024073
|
||||
BST,случайный,поиск,4,0.00012770000000728032
|
||||
BST,случайный,удаление,4,7.650000003422974e-05
|
||||
BST,случайный,вставка,5,0.004260499999986678
|
||||
BST,случайный,поиск,5,0.00012939999999161955
|
||||
BST,случайный,удаление,5,7.969999995793842e-05
|
||||
BST,отсортированный,вставка,1,0.7347394000000236
|
||||
BST,отсортированный,поиск,1,0.018492599999945014
|
||||
BST,отсортированный,удаление,1,0.013188500000012482
|
||||
BST,отсортированный,вставка,2,0.7407673999999815
|
||||
BST,отсортированный,поиск,2,0.018303899999978057
|
||||
BST,отсортированный,удаление,2,0.012820200000021487
|
||||
BST,отсортированный,вставка,3,0.7382302000000323
|
||||
BST,отсортированный,поиск,3,0.01834120000000894
|
||||
BST,отсортированный,удаление,3,0.012760500000013053
|
||||
BST,отсортированный,вставка,4,0.7377933000000212
|
||||
BST,отсортированный,поиск,4,0.01829400000002579
|
||||
BST,отсортированный,удаление,4,0.012722399999972822
|
||||
BST,отсортированный,вставка,5,0.7360582999999679
|
||||
BST,отсортированный,поиск,5,0.01833809999999403
|
||||
BST,отсортированный,удаление,5,0.012751900000012029
|
||||
|
|
|
|||
|
348
sorokinfi/427.md
348
sorokinfi/427.md
|
|
@ -1,348 +0,0 @@
|
|||
import csv
|
||||
import random
|
||||
import sys
|
||||
import time
|
||||
from collections import defaultdict
|
||||
import pandas as pd
|
||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||
|
||||
# увеличиваем лимит рекурсии
|
||||
sys.setrecursionlimit(25000)
|
||||
|
||||
|
||||
# 1. связный список, узел: {'name': 'Имя', 'phone': '123', 'next': None}
|
||||
|
||||
# проходит до конца и добавляет в конец
|
||||
def ll_insert(head, name, phone):
|
||||
new_node = {'name': name, 'phone': phone, 'next': None}
|
||||
if head is None:
|
||||
return new_node
|
||||
current = head
|
||||
while current['next'] is not None:
|
||||
current = current['next']
|
||||
current['next'] = new_node
|
||||
return head
|
||||
|
||||
# ищет узел, возвращает телефон или None
|
||||
def ll_find(head, name):
|
||||
current = head
|
||||
while current is not None:
|
||||
if current['name'] == name:
|
||||
return current['phone']
|
||||
current = current['next']
|
||||
return None
|
||||
|
||||
# удаляет узел, возвращает новую голову
|
||||
def ll_delete(head, name):
|
||||
if head is None:
|
||||
return None
|
||||
if head['name'] == name:
|
||||
return head['next']
|
||||
|
||||
current = head
|
||||
while current['next'] is not None:
|
||||
if current['next']['name'] == name:
|
||||
current['next'] = current['next']['next']
|
||||
return head
|
||||
current = current['next']
|
||||
return head
|
||||
|
||||
# собирает все записи в список и сортирует
|
||||
def ll_list_all(head):
|
||||
records = []
|
||||
current = head
|
||||
while current is not None:
|
||||
records.append((current['name'], current['phone']))
|
||||
current = current['next']
|
||||
records.sort(key=lambda x: x[0])
|
||||
return records
|
||||
|
||||
|
||||
# 2. хеш-таблица
|
||||
|
||||
# хеш-функция для вычисления бекета
|
||||
def ht_hash(name, size):
|
||||
return hash(name) % size
|
||||
|
||||
# вычисляет индекс, вызывает ll_insert для соответствующего бакета
|
||||
def ht_insert(buckets, name, phone):
|
||||
size = len(buckets)
|
||||
idx = ht_hash(name, size)
|
||||
buckets[idx] = ll_insert(buckets[idx], name, phone)
|
||||
|
||||
# поиск по хеш-таблице
|
||||
def ht_find(buckets, name):
|
||||
size = len(buckets)
|
||||
idx = ht_hash(name, size)
|
||||
return ll_find(buckets[idx], name)
|
||||
|
||||
# удаление из хеш-таблицы
|
||||
def ht_delete(buckets, name):
|
||||
size = len(buckets)
|
||||
idx = ht_hash(name, size)
|
||||
buckets[idx] = ll_delete(buckets[idx], name)
|
||||
|
||||
# собирает все записи из всех бакетов и сортирует
|
||||
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
|
||||
|
||||
|
||||
# 3. двоичное дерево поиска
|
||||
# узел — словарь: {'name': 'Имя', 'phone': '123', 'left': None, 'right': None}
|
||||
|
||||
# рекурсивно или итеративно вставляет, возвращает новый корень (если корень меняется)
|
||||
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
|
||||
|
||||
# поиск
|
||||
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)
|
||||
|
||||
# удаление, возвращает новый корень
|
||||
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:
|
||||
# одна ветвь или её отсутствие
|
||||
if root['left'] is None:
|
||||
return root['right']
|
||||
if root['right'] is None:
|
||||
return root['left']
|
||||
# две ветви
|
||||
successor = root['right']
|
||||
while successor['left'] is not None:
|
||||
successor = successor['left']
|
||||
|
||||
root['name'] = successor['name']
|
||||
root['phone'] = successor['phone']
|
||||
root['right'] = bst_delete(root['right'], successor['name'])
|
||||
|
||||
return root
|
||||
|
||||
# центрированный обход (рекурсивно собирает записи в отсортированном порядке)
|
||||
def bst_list_all(root):
|
||||
records = []
|
||||
def _inorder(node):
|
||||
if node is not None:
|
||||
_inorder(node['left'])
|
||||
records.append((node['name'], node['phone']))
|
||||
_inorder(node['right'])
|
||||
_inorder(root)
|
||||
return records
|
||||
|
||||
|
||||
# 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
|
||||
|
||||
def run_experiments():
|
||||
N = 3000
|
||||
HASH_SIZE = 1007
|
||||
|
||||
print(f"генерация тестовых данных для N = {N}...")
|
||||
records_sorted = [(f"User_{i:05d}", f"+7999123{i:04d}") for i in range(N)]
|
||||
records_shuffled = records_sorted.copy()
|
||||
random.seed(42)
|
||||
random.shuffle(records_shuffled)
|
||||
|
||||
# подготовка выборок
|
||||
existing_sample = [r[0] for r in random.sample(records_sorted, min(100, N))]
|
||||
non_existing_sample = [f"None_{i}" for i in range(10)]
|
||||
search_names = existing_sample + non_existing_sample
|
||||
|
||||
delete_names = [r[0] for r in random.sample(records_sorted, min(50, N))]
|
||||
csv_rows = [["структура", "режим", "операция", "повторение", "время (сек)"]]
|
||||
modes = [("случайный", records_shuffled), ("отсортированный", records_sorted)]
|
||||
|
||||
print("запуск экспериментов (5 повторений для каждого режима)")
|
||||
|
||||
# ТЕСТ: СВЯЗНЫЙ СПИСОК
|
||||
|
||||
for mode_name, data in modes:
|
||||
for rep in range(1, 6):
|
||||
head = None
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name, phone in data:
|
||||
head = ll_insert(head, name, phone)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["LinkedList", mode_name, "вставка", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name in search_names:
|
||||
ll_find(head, name)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["LinkedList", mode_name, "поиск", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name in delete_names:
|
||||
head = ll_delete(head, name)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["LinkedList", mode_name, "удаление", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
# ТЕСТ: ХЕШ-ТАБЛИЦА
|
||||
|
||||
for mode_name, data in modes:
|
||||
for rep in range(1, 6):
|
||||
buckets = [None] * HASH_SIZE
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name, phone in data:
|
||||
ht_insert(buckets, name, phone)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["HashTable", mode_name, "вставка", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name in search_names:
|
||||
ht_find(buckets, name)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["HashTable", mode_name, "поиск", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name in delete_names:
|
||||
ht_delete(buckets, name)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["HashTable", mode_name, "удаление", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
# ТЕСТ: ДЕРЕВО ПОИСКА (BST)
|
||||
|
||||
for mode_name, data in modes:
|
||||
for rep in range(1, 6):
|
||||
root = None
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name, phone in data:
|
||||
root = bst_insert(root, name, phone)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["BST", mode_name, "вставка", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name in search_names:
|
||||
bst_find(root, name)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["BST", mode_name, "поиск", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
t_start = time.perf_counter()
|
||||
for name in delete_names:
|
||||
root = bst_delete(root, name)
|
||||
t_end = time.perf_counter()
|
||||
csv_rows.append(["BST", mode_name, "удаление", rep, t_end - t_start])
|
||||
|
||||
# сохранение в csv
|
||||
with open("results.csv", "w", newline="", encoding="utf-8") as f:
|
||||
writer = csv.writer(f)
|
||||
writer.writerows(csv_rows)
|
||||
print("\nвсе замеры сохранены в файл 'results.csv'.")
|
||||
|
||||
show_summary(csv_rows)
|
||||
|
||||
# функция для подсчета и вывода среднего времени
|
||||
def show_summary(rows):
|
||||
summary = defaultdict(list)
|
||||
for row in rows[1:]:
|
||||
struct, mode, op, rep, elapsed = row
|
||||
summary[(struct, mode, op)].append(elapsed)
|
||||
|
||||
print("\nСВОДНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ (СРЕДНЕЕ ВРЕМЯ ИЗ 5 ЗАПУСКОВ)")
|
||||
print(f"{'структура':<12} | {'режим данных':<15} | {'операция':<10} | {'время (сек)':<12}")
|
||||
print("-" * 59)
|
||||
for (struct, mode, op), times in sorted(summary.items()):
|
||||
avg_time = sum(times) / len(times)
|
||||
print(f"{struct:<12} | {mode:<15} | {op:<10} | {avg_time:.6f}")
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
# 5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
|
||||
|
||||
def plot_results(csv_filename="results.csv"):
|
||||
print("построение графика")
|
||||
try:
|
||||
df = pd.read_csv(csv_filename)
|
||||
|
||||
df_insert = df[df["операция"] == "вставка"]
|
||||
|
||||
pivot_df = df_insert.pivot_table(
|
||||
index="структура",
|
||||
columns="режим",
|
||||
values="время (сек)",
|
||||
aggfunc="mean"
|
||||
)
|
||||
|
||||
pivot_df.plot(kind="bar", figsize=(10, 6), color=['#1f77b4', '#ff7f0e'])
|
||||
|
||||
plt.title("сравнение времени вставки (N=3000)")
|
||||
plt.ylabel("среднее время выполнения (сек)")
|
||||
plt.xlabel("структура данных")
|
||||
plt.xticks(rotation=0)
|
||||
plt.grid(axis='y', linestyle='--', alpha=0.7)
|
||||
plt.savefig("benchmark_chart.png")
|
||||
print("график сохранен как benchmark_chart.png")
|
||||
plt.show()
|
||||
|
||||
except FileNotFoundError:
|
||||
print(f"файл {csv_filename} не найден. сначала запустите тесты.")
|
||||
|
||||
|
||||
def print_report():
|
||||
report = """
|
||||
|
||||
5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
|
||||
|
||||
1. Влияние порядка входных данных на скорость вставки в BST:
|
||||
- На случайных данных BST строится сбалансированным. Высота дерева составляет
|
||||
примерно O(log N), поэтому вставка происходит почти мгновенно.
|
||||
- На отсортированных данных происходит ДЕГРАДАЦИЯ дерева. Каждый элемент больше
|
||||
предыдущего и вставляется строго вправо. Дерево вырождается в связный список.
|
||||
Сложность возрастает до O(N), что отчетливо видно по гигантскому пику на графике.
|
||||
|
||||
2. Чувствительность Хеш-таблицы к порядку:
|
||||
- Хеш-таблица НЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНА к порядку данных. Математическая хеш-функция
|
||||
превращает любое имя в хаотичный индекс и равномерно распределяет записи
|
||||
по бакетам. В обоих режимах операции выполняются за константное время O(1).
|
||||
|
||||
3. Почему связный список всегда медленен при поиске:
|
||||
- У связного списка нет индексов для прямого доступа. Поиск всегда линейный O(N)
|
||||
— алгоритм вынужден последовательно перебирать элементы от головы к хвосту.
|
||||
|
||||
4. Как удаление работает в каждой структуре:
|
||||
- Связный список: O(N) затрачивается на линейный поиск узла, само удаление — O(1).
|
||||
- Хеш-таблица: O(1) нахождение бакета по хешу, удаление из цепочки коллизий мгновенно.
|
||||
- BST: В среднем O(log N), в худшем O(N). Требует поиска узла и перестройки связей
|
||||
(замена удаляемого узла на его потомка или минимальный элемент правого поддерева).
|
||||
|
||||
ВЫВОД:
|
||||
- ДЛЯ ЧАСТЫХ ВСТАВОК И ПОИСКА: Идеально подходит Хеш-таблица благодаря скорости O(1).
|
||||
- ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДАННЫХ В ПОРЯДКЕ (АЛФАВИТНОМ): Стоит выбирать Двоичное дерево поиска
|
||||
(BST), так как обход дерева (In-order traversal) сразу выдает отсортированные данные.
|
||||
"""
|
||||
print(report)
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
run_experiments()
|
||||
plot_results()
|
||||
print_report()
|
||||
|
||||
|
||||
|
|
@ -350,6 +350,29 @@ if __name__ == "__main__":
|
|||
|
||||
# ЗАДАНИЕ 2: ПОИСК ВЫХОДА ИЗ ЛАБИРИНТА
|
||||
|
||||
# поиск выхода из лабиринта
|
||||
class Maze:
|
||||
def __init__(self, grid):
|
||||
self.grid = grid
|
||||
self.rows = len(grid)
|
||||
self.cols = len(grid[0]) if self.rows > 0 else 0
|
||||
self.start = self._find_point('S')
|
||||
self.end = self._find_point('E')
|
||||
|
||||
def _find_point(self, char):
|
||||
for r in range(self.rows):
|
||||
for c in range(self.cols):
|
||||
if self.grid[r][c] == char: return (r, c)
|
||||
return None
|
||||
|
||||
def is_walkable(self, r, c):
|
||||
return 0 <= r < self.rows and 0 <= c < self.cols and self.grid[r][c] != '#'
|
||||
|
||||
class PathfindingStrategy(ABC):
|
||||
@abstractmethod
|
||||
def solve(self, maze: Maze): pass
|
||||
|
||||
|
||||
# стратегия №1: BFS
|
||||
class BFSStrategy(PathfindingStrategy):
|
||||
def solve(self, maze: Maze):
|
||||
|
|
@ -369,11 +392,80 @@ class BFSStrategy(PathfindingStrategy):
|
|||
while queue:
|
||||
current, path = queue.popleft()
|
||||
if current == maze.end:
|
||||
return path
|
||||
return path, len(visited) # возвращаем путь и размер посещенных клеток
|
||||
r, c = current
|
||||
for dr, dc in directions:
|
||||
nr, nc = r + dr, c + dc
|
||||
if maze.is_walkable(nr, nc) and (nr, nc) not in visited:
|
||||
visited.add((nr, nc))
|
||||
queue.append(((nr, nc), path + [(nr, nc)]))
|
||||
return None, len(visited)
|
||||
|
||||
|
||||
# стратегия №2: DFS
|
||||
class DFSStrategy(PathfindingStrategy):
|
||||
def solve(self, maze: Maze):
|
||||
if not maze.start or not maze.end:
|
||||
return None, 0
|
||||
|
||||
# инициализация структур данных
|
||||
stack = [(maze.start, [maze.start])]
|
||||
visited = set()
|
||||
directions = [(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)]
|
||||
|
||||
# основной цикл обхода лабиринта
|
||||
while stack:
|
||||
current, path = stack.pop()
|
||||
if current in visited:
|
||||
continue
|
||||
visited.add(current)
|
||||
if current == maze.end:
|
||||
return path, len(visited)
|
||||
r, c = current
|
||||
for dr, dc in directions:
|
||||
nr, nc = r + dr, c + dc
|
||||
if maze.is_walkable(nr, nc):
|
||||
stack.append(((nr, nc), path + [(nr, nc)]))
|
||||
return None, len(visited)
|
||||
|
||||
class MazeSolver:
|
||||
def __init__(self, strategy: PathfindingStrategy): self._strategy = strategy
|
||||
def set_strategy(self, strategy: PathfindingStrategy): self._strategy = strategy
|
||||
def solve_maze(self, maze: Maze): return self._strategy.solve(maze)
|
||||
|
||||
# подготовка тестовых лабиринтов
|
||||
class MazeFactory:
|
||||
@staticmethod
|
||||
def _generate_random_grid(width, height, wall_chance=0.25, has_exit=True):
|
||||
# вспомогательный метод генерации сетки лабиринта заданной сложности
|
||||
grid = [[" " for _ in range(width)] for _ in range(height)]
|
||||
for r in range(height):
|
||||
for c in range(width):
|
||||
if random.random() < wall_chance: grid[r][c] = "#"
|
||||
grid[0][0] = "S"
|
||||
if has_exit: grid[height-1][width-1] = "E"
|
||||
else: grid[height-1][width-1] = "#"
|
||||
return grid
|
||||
|
||||
@staticmethod
|
||||
def create_maze(maze_type):
|
||||
random.seed(42)
|
||||
if maze_type == "маленький (10x10)":
|
||||
return Maze(MazeFactory._generate_random_grid(10, 10, wall_chance=0.15))
|
||||
elif maze_type == "средний (50x50)":
|
||||
return Maze(MazeFactory._generate_random_grid(50, 50, wall_chance=0.25))
|
||||
elif maze_type == "большой (100x100)":
|
||||
return Maze(MazeFactory._generate_random_grid(100, 100, wall_chance=0.3))
|
||||
elif maze_type == "пустой":
|
||||
grid = [[" " for _ in range(30)] for _ in range(30)]
|
||||
grid[0][0], grid[29][29] = "S", "E"
|
||||
return Maze(grid)
|
||||
elif maze_type == "без выхода":
|
||||
return Maze(MazeFactory._generate_random_grid(20, 20, wall_chance=0.2, has_exit=False))
|
||||
return None
|
||||
|
||||
# экспериментальная часть лабиринтов
|
||||
def run_maze_experiments():
|
||||
maze_types = ["маленький (10x10)", "средний (50x50)", "большой (100x100)", "пустой", "без выхода"]
|
||||
strategies = [("BFS", BFSStrategy()), ("DFS", DFSStrategy())]
|
||||
|
||||
|
|
|
|||
Loading…
Reference in New Issue
Block a user