单链表排序（快速排序、归并排序） - JAVA

本题目来源于LeetCode,具体如下：

Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.

题目要求复杂度O(nlogn)，因此我们很自然考虑使用快速排序或者归并排序，但是后来经过实践证明，使用快速排序总是AC超时，归并排序则可以正确AC。

分析一下原因，个人认为是与测试数据有关，因为快速排序不能保证算法复杂度一定是O(nlogn)，当数据比较集中时，即使做随机选取key值，算法的复杂度也非常接近O(N^2)，因此会出现超时，所以考虑使用归并排序。

下面是采用归并排序的思路已经AC代码：

主要考察3个知识点，
知识点1：归并排序的整体思想
知识点2：找到一个链表的中间节点的方法
知识点3：合并两个已排好序的链表为一个新的有序链表

归并排序的基本思想是：找到链表的middle节点，然后递归对前半部分和后半部分分别进行归并排序，最后对两个以排好序的链表进行Merge。

#include 
  
   
#include 
   
     #include 
    
      #include 
     
       #include 
      
        #include 
       
         using namespace std; struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} }; class Solution { public: ListNode* mergeLists(ListNode *a, ListNode *b) //合并两个已经排序的链表 { if (a == NULL) return b ; if (b == NULL) return a ; ListNode *ret = NULL ; ListNode *tail = NULL ; ret = new ListNode(-1) ; tail = ret ; while (a && b) if (a->val < b->val) { tail->next = a ; tail = tail->next ; a = a->next ; } else { tail->next = b ; tail = tail->next ; b = b->next ; } if (a) tail->next = a ; if (b) tail->next = b ; ListNode *del = ret ; ret = ret->next ; delete del ; return ret ; } ListNode *getMid(ListNode *head) //得到中间节点 { if (!head) return NULL ; if (!head->next) return head ; ListNode *slow = head ; ListNode *fast = head->next ; while (fast && fast->next) { slow = slow->next ; fast = fast->next->next ; } return slow ; } ListNode *sortList(ListNode *head) { //合并排序 if (!head) return NULL ; if (!head->next) return head ; ListNode *mid = getMid(head) ; ListNode *nextPart = NULL ; if (mid) { nextPart = mid->next ; mid->next = NULL ; } return mergeLists( sortList(head) , sortList(nextPart) ) ; } }; void insertBack(ListNode** head, ListNode** tail, ListNode* n) //从尾部插入 { if (n) { if (*head == NULL) { *head = n ; *tail = n ; } else { (*tail)->next = n ; *tail = n ; } } } int main(int argc, char** argv) { ifstream in("data.txt") ; ListNode* head = NULL ; ListNode* tail = NULL ; int val ; Solution s ; while(in >> val) { ListNode*tmp = new ListNode(val) ; insertBack(&head, &tail, tmp) ; } head = s.sortList(head) ; while(head) { cout << head->val << " " ; head = head->next ; } cout << endl ; return 0 ; }

下面再说一下自己AC超时的代码吧，

这里我尝试了两种实现方案：

第一种是：

在找划分点的过程中，维护连个链表Left 和Right 所有不大于key的元素都链到Left上，大于key的链到Right上，最后再将Left, key , Right三部分连接起来。

代码如下：

#include 
  
   
#include 
   
     #include 
    
      #include 
     
       #include 
      
        #include 
       
         using namespace std; struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} }; class Solution { public: inline void insertBack(ListNode** head, ListNode** tail, ListNode* n) //从尾部插入 { if (n) { if (*head == NULL) { *head = n ; *tail = n ; } else { (*tail)->next = n ; *tail = n ; } } } ListNode *sortList(ListNode *head) { if (!head) return NULL ; if (head->next == NULL) return head ; //划分 ListNode *tmpNode = head ; head = head->next ; ListNode *sleft = NULL , *eleft = NULL ; ListNode *sright = NULL , *eright = NULL ; while (head) { ListNode *insNode = head ; head = head->next ; insNode->next = NULL ; if (insNode->val > tmpNode->val) insertBack(&sright, &eright, insNode) ; else insertBack(&sleft, &eleft, insNode) ; } //递归调用 sleft = sortList(sleft) ; sright = sortList(sright) ; //下面三句话第一次没有加上，调试了一下午才找到原因 eleft = sleft ; if (eleft) { while(eleft->next) eleft = eleft->next ; } //拼接起来 if (eleft) { head = sleft ; eleft->next = tmpNode ; } else head = tmpNode ; tmpNode->next = sright ; //连接起来 //返回结果 return head ; } }; int main(int argc, char** argv) { ifstream in("data.txt") ; ListNode* head = NULL ; ListNode* tail = NULL ; int val ; Solution s ; while(in >> val) { ListNode*tmp = new ListNode(val) ; s.insertBack(&head, &tail, tmp) ; }

单链表排序（快速排序、归并排序）(一)