Файл: Отчет по практической работе 2 Оценка сложности и определение эффективности алгоритма по дисциплине Структуры и алгоритмы обработки данных.docx

Рисунок 15 – Тестирование при n = 100.

Лучший случай

Рисунок 17 – Тестирование при n = 1000.

Лучший случай

Рисунок 23 – Тестирование при n = 1 000 000.

Лучший случай

Обработка результатов

1. 
   Лучший случай:
   

• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  

Таблица 2 – Selection Sort, лучший случай

n	T(n), мс	Тп(n) = Cф + Mф	Тт(n) = С + М
100	0,046	10 301	10 301
1000	2,257	1 003 001	1 003 001
10 000	201,208	100 030 001	100 030 001
100 000	20 159,500	10 000 300 001	10 000 300 001
1 000 000	2 022 320,000	1 000 003 000 001	1 000 003 000 001

2. 
   Худший случай:
   

• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  

Таблица 3 – Selection Sort, худший случай

n	T(n), мс	Тп(n)=Cф+Mф	Тт(n)=С+М
100	0,014	12 951	12 951
1000	1,146	1 254 501	1 254 501
10 000	115,184	125 045 001	125 045 001
100 000	12 382,100	12 500 450 001	12 500 450 001
1 000 000	1 536 200,000	1 250 004 500 001	1 250 004 500 001

---

График зависимости сложности от n

Г рафик 3

Вывод по заданию 2

Полученные данные подтверждают, что сложность алгоритма имеет квадратичный характер вне зависимости от исходного состояния массива. Результаты теоретического расчета и практического выполнения совпали. В худшем случае сложность определяется формулой (квадратичная сложность), а в лучшем случае (квадратичная сложность).

Задание 3

Формулировка задания

Сравнить эффективность двух алгоритмов простых сортировок. Второй используемый алгоритм – Exchange Sort.

Описание математической модели

Осуществляется проход по массиву от 1 элемента до n-ного, сравнивая текущий элемент со всеми последующими. Если какой-то из последующих элементов меньше i-того, то меняем их местами.

Блок-схема алгоритма

Рисунок 25 – блок-схема алгоритма сортировки

Реализация алгоритма

Рисунок 26 – Алгоритм сортировки

Тестирование

Рисунок 28 – Тестирование при n = 100. Лучший случай

Рисунок 27 – Тестирование и отладка при n = 10.

---

Рисунок 33 – Тестирование при n = 10 000. Худший случай

Рисунок 30 – Тестирование при n = 1000. Лучший случай

Рисунок 29 – Тестирование при n = 100. Худший случай

Рисунок 31 – Тестирование при n = 1000. Худший случай

Рисунок 32 – Тестирование при n = 10 000. Лучший случай





Рисунок 34 – Тестирование при n = 100 000. Лучший случай









Рисунок 37 – Тестирование при n = 1 000 000. Худший случай

Рисунок 36 – Тестирование при n = 1 000 000. Лучший случай

Обработка результатов

Таблица 4 – Exchange Sort, лучший случай

n	T(n), мс	Тп(n) = Cф + Mф
100	0,036	10 100
1000	2,135	1 001 000
10 000	193,155	100 010 000
100 000	15 030,900	10 000 100 000
1 000 000	1 188 420,000	1 000 001 000 000

---

Таблица 5 – Exchange Sort, худший случай

n	T(n), мс	Тп(n) = Cф + Mф
100	0,029	24 950
1000	3,287	2 499 500
10 000	297,304	249 995 000
100 000	20 466,900	24 999 950 000
1 000 000	1 740 970,000	2 499 999 500 000

Оценка емкостной сложности

Используется 1 вспомогательная переменная, необходимая для перестановок. Емкостная сложность:

Графики зависимости сложности от n

Г рафик 4

Г рафик 5

Вывод по заданию 3

Полученные данные подтверждают, что оба алгоритма обладают квадратичной вычислительной сложностью, но на основе теоретического расчета можно установить, что функция роста второго алгоритма растет быстрее. Основываясь на графиках и таблицах, можно утверждать, что время выполнения зависит и от исходного состояния массива. Наибольшая разница заметна при худшем случае, в то время как сложности в лучшем и среднем случаях практически совпадают. Емкостная сложность у обоих алгоритмов – константная.

Вывод

В ходе работы приобретены и отработаны практические навыки по:

• 
  определению сложности алгоритмов сортировки на теоретическом и практическом уровнях;
  
• 
  определению емкостной сложности алгоритмов сортировки;
  
• 
  реализацией алгоритмов сортировки;
  
• 
  определению зависимости (квадратичной/линейной) сложности алгоритма сортировки от объема входных данных;
  
• 
  нахождению оптимального алгоритма сортировки с помощью данных, полученных в ходе теоретического расчета и практического выполнения.
  

---