148 Sort List （归并实现链表排序）_listnode* sortlist(listnode* head)-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/NichChen/article/details/76609967

本文介绍了一种在O(nlogn)时间内使用常数空间复杂度对链表进行排序的方法——归并排序，并提供了详细的代码实现。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.
常见排序方法有很多，插入排序，选择排序，堆排序，快速排序，冒泡排序，归并排序，桶排序等等。。它们的时间复杂度不尽相同，而这里题目限定了时间必须为O(nlgn)，符合要求只有快速排序，归并排序，堆排序，而根据单链表的特点，最适于用归并排序。代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        if(!head || !head->next) return head;
        ListNode *pre = head, *slow = head, *fast = head;
        while(fast && fast->next) {
            pre = slow;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        pre->next = NULL;
        return merge(sortList(head), sortList(slow));             //递归实现归并排序
    }

    ListNode* merge(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        ListNode *dummy = new ListNode(-1);
        ListNode *cur = dummy;
        while(l1 && l2) {
            if(l1->val < l2->val) {
                cur->next = l1;
                cur = cur->next;
                l1 = l1->next;
            } else {
                cur->next = l2;
                cur = cur->next;
                l2 = l2->next;
            }
        }
        if(l1) cur->next = l1;
        if(l2) cur->next = l2;
        return dummy->next;
    }
};

下面这种方法也是归并排序，而且在merge函数中也使用了递归，这样使代码更加简洁

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        if(!head || !head->next) return head;
        ListNode *pre = head, *slow = head, *fast = head;
        while(fast && fast->next) {
            pre = slow;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        pre->next = NULL;
        return merge(sortList(head), sortList(slow));             //递归实现归并排序
    }

    ListNode* merge(ListNode* l1, ListNode* l2) {            //merge中也实现递归
        if(!l1) return l2;
        if(!l2) return l1;
        if(l1->val < l2->val) {
            l1->next = merge(l1->next, l2);
            return l1;
        } else {
            l2->next = merge(l2->next, l1);
            return l2;
        }
    }
};