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Análise de Desempenho de Estruturas de Dados em Java

Este repositório contém o trabalho prático da disciplina de Estrutura de Dados, focado na implementação manual (sem uso de bibliotecas de coleções do Java) de Vetores, Árvores Binárias de Busca e Árvores AVL, visando a análise comparativa de desempenho.

📋 Sobre o Projeto

O objetivo principal deste projeto é comparar a eficiência de diferentes estruturas de dados em operações de Inserção, Busca e Ordenação. A análise foi realizada utilizando métricas de tempo de execução (System.nanoTime) em cenários variados:

• Tamanhos de Entrada: 100, 1.000 e 10.000 elementos.
• Cenários de Dados: Aleatórios, Ordenados e Inversamente Ordenados.

🚀 Tecnologias Utilizadas

• Linguagem: Java (JDK 8+)
• Conceitos: Manipulação de memória, Recursividade, Complexidade de Algoritmos (Big O).
• Ferramentas: VS Code (ou IDE de preferência), Git.

⚙️ Implementações "Do Zero"

Conforme os requisitos do trabalho, não foram utilizadas classes como ArrayList, LinkedList ou TreeMap. As seguintes estruturas foram implementadas manualmente:

1. Estruturas de Dados

• Vetor Dinâmico: Implementação baseada em array primitivo com redimensionamento manual (resize).
• Árvore Binária de Busca (ABB): Implementação recursiva padrão.
• Árvore AVL: Árvore balanceada com rotações (Simples e Dupla) automáticas para garantir complexidade $O(\log n)$.

2. Algoritmos

• Busca: Sequencial (Iterativa) e Binária (Recursiva).
• Ordenação: Merge Sort (implementado para vetores).

📂 Estrutura do Projeto

O código está organizado nos seguintes pacotes:

src/
├── Estruturas_de_Dados/
│   ├── Arvores/
│   │   ├── Arvore.java        # Classe Abstrata (lógica de busca)
│   │   ├── ArvoreBinaria.java # Implementação simples
│   │   ├── ArvoreAVL.java     # Implementação balanceada
│   │   └── No.java            # Elemento da árvore
│   │   
│   └── Vetor/
│       └── Vetor.java         # Vetor dinâmico com MergeSort e Buscas
│
├── GeradorDeDados.java        # Utilitário para criar datasets (Ordenado, Inverso, Aleatório)
└── Main.java                  # Motor de testes e medição de tempo

🔧 Como Compilar e Executar

Para rodar o projeto, certifique-se de ter o Java JDK instalado. Abra o terminal na raiz do projeto (a pasta que contém a pasta src) e execute os comandos abaixo.

1. Compilação

Compile todos os arquivos .java mantendo a estrutura de diretórios:

javac -d bin src/*.java src/Estruturas_de_Dados/Arvores/*.java src/Estruturas_de_Dados/Vetor/*.java

2. Execução

Execute a classe principal informando o classpath da pasta bin:

java -cp bin src.Main

Nota: Se você estiver usando o VS Code, basta abrir o arquivo Main.java e clicar em "Run".

📊 Metodologia de Testes

O sistema executa automaticamente os testes seguindo estes passos:

1. Gera um conjunto de dados (Dataset) único para garantir consistência.
2. Popula as três estruturas (Vetor, ABB, AVL) com os mesmos dados.
3. Executa as operações 5 vezes para cada cenário.
4. Calcula a média aritmética do tempo em nanossegundos e exibe no console.

📈 Exemplo de Resultados

Valores aproximados obtidos em ambiente de teste (Celeron 11° geração, 4GB RAM):

Cenário (10k elementos)	Vetor (Busca)	AVL (Busca)
Aleatório	~0.89 ms	~0.02 ms
Ordenado	~0.78 ms	~0.07 ms

✒️ Autor

• Samuel Salazar Barros Guimarães
• Curso: Análise e Desenvolvimento de Sistemas 3° período.

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Projeto desenvolvido para a disciplina de Estrutura de Dados - 2025.