[LeetCode] Sort List, Solution

本文介绍了一种使用归并排序思想实现的链表排序算法,该算法可以在O(nlogn)的时间复杂度内完成排序,并且仅使用常数级别的额外空间。文章提供了两种实现方式:一种是递归的方式,另一种是非递归的迭代方式。

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

[Thoughts]
O(nlgn)的排序算法没几个,无非就是quick sort, heap sort和merge sort. 对于链表排序来说,难点之一就是如何O(1)定位节点。如果是数组,那么可以通过下标直接找到节点,但是对于链表,很明显没有下标这个东西可以用,如果需要定位到第k个元素,只能从节点头部顺序的访问K次,但是,如果排序中每一个定位操作都要这样做的话,就太慢了。
所以,问题其实就是,如何能够节省链表节点的定位时间。如果采用merge sort的话,就可以通过递归的特性来避免这个时间损耗。具体看代码

[Code]
关键的部分已用红字标明。通过递归调用的顺序来保证节点的访问顺序。

1:    ListNode *sortList(ListNode *head) {  
2: if(head == NULL) return NULL;
3: int len = 0;
4: ListNode* it = head;
5: while(it!= NULL)
6: {
7: len++;
8: it = it->next;
9: }
10: ListNode* newHead = Sort(&head, len);
11: return newHead;
12: }
13: ListNode* Sort(ListNode
** head, int length)
14: {
15: if (length == 1)
16: {
17: ListNode* temp = *head;
18:
*head = (*head)->next; // 确保head每被访问一次,则向后移动一次
19:
temp->next = NULL; // 尾节点需要为NULL,否则Merge函数没法使用
20: return temp;
21: }
22: ListNode* leftHead = Sort(head, length / 2);
23: ListNode* rightHead = Sort(head, length - length / 2);
24: ListNode* newHead = Merge(leftHead, rightHead);
25: return newHead;
26: }
27: ListNode* Merge(ListNode* first, ListNode* second) // 普通的链表merge函数
28: {
29: ListNode* head = new ListNode(-1);
30: ListNode* cur = head;
31: while(first!=NULL || second!=NULL)
32: {
33: int fv = first == NULL? INT_MAX:first->val;
34: int sv = second == NULL? INT_MAX:second->val;
35: if(fv<=sv)
36: {
37: cur->next = first;
38: first = first->next;
39: }
40: else
41: {
42: cur->next = second;
43: second = second->next;
44: }
45: cur = cur->next;
46: }
47: cur = head->next;
48: delete head;
49: return cur;
50: }

Update 08/23/2014
True. Recursion is not constant space. I didn’t read the problem description carefully. Here, add an implementation via iteration.

Same idea as merge sort.  One example as below:

For each round, the iteration is O(n). And for merge sort, we totally need run the iteration for lg(n) round(the height of recursion tree). So, the total time complexity is  O(nlgn). Maybe someone can share a brief implementation. My current code is a bit fat.

1:  ListNode *sortList(ListNode *head) {  
2: // Get length first
3: ListNode* p = head;
4: int len = 0;
5: while (p != NULL)
6: {
7: p = p->next;
8: len++;
9: }
10: ListNode* fakehead = new ListNode(-1);
11: fakehead->next = head;
12: for (int interval = 1; interval <= len; interval = interval * 2)
13: {
14: ListNode* pre = fakehead;
15: ListNode* slow = fakehead->next, *fast = fakehead->next;
16: while (fast != NULL || slow != NULL)
17: {
18: int i = 0;
19: while (i< interval && fast != NULL)
20: {
21: fast = fast->next; //move fast pointer ahead 'interval' steps
22: i++;
23: }
24: //merge two lists, each has 'interval' length
25: int fvisit = 0, svisit = 0;
26: while (fvisit < interval && svisit<interval && fast != NULL && slow != NULL)
27: {
28: if (fast->val < slow->val)
29: {
30: pre->next = fast;
31: pre = fast;
32: fast = fast->next;
33: fvisit++;
34: }
35: else
36: {
37: pre->next = slow;
38: pre = slow;
39: slow = slow->next;
40: svisit++;
41: }
42: }
43: while (fvisit < interval && fast != NULL)
44: {
45: pre->next = fast;
46: pre = fast;
47: fast = fast->next;
48: fvisit++;
49: }
50: while (svisit < interval && slow != NULL)
51: {
52: pre->next = slow;
53: pre = slow;
54: slow = slow->next;
55: svisit++;
56: }
57: pre->next = fast;
58: slow = fast;
59: }
60: }
61: ListNode* newhead = fakehead->next;
62: delete fakehead;
63: return newhead;
64: }


采用PyQt5框架与Python编程语言构建图书信息管理平台 本项目基于Python编程环境,结合PyQt5图形界面开发库,设计实现了一套完整的图书信息管理解决方案。该系统主要面向图书馆、书店等机构的日常运营需求,通过模块化设计实现了图书信息的标准化管理流程。 系统架构采用典型的三层设计模式,包含数据存储层、业务逻辑层和用户界面层。数据持久化方案支持SQLite轻量级数据库与MySQL企业级数据库的双重配置选项,通过统一的数据库操作接口实现数据存取隔离。在数据建模方面,设计了包含图书基本信息、读者档案、借阅记录等核心数据实体,各实体间通过主外键约束建立关联关系。 核心功能模块包含六大子系统: 1. 图书编目管理:支持国际标准书号、中国图书馆分类法等专业元数据的规范化著录,提供批量导入与单条录入两种数据采集方式 2. 库存动态监控:实时追踪在架数量、借出状态、预约队列等流通指标,设置库存预警阈值自动提醒补货 3. 读者服务管理:建立完整的读者信用评价体系,记录借阅历史与违规行为,实施差异化借阅权限管理 4. 流通业务处理:涵盖借书登记、归还处理、续借申请、逾期计算等标准业务流程,支持射频识别技术设备集成 5. 统计报表生成:按日/月/年周期自动生成流通统计、热门图书排行、读者活跃度等多维度分析图表 6. 系统维护配置:提供用户权限分级管理、数据备份恢复、操作日志审计等管理功能 在技术实现层面,界面设计遵循Material Design设计规范,采用QSS样式表实现视觉定制化。通过信号槽机制实现前后端数据双向绑定,运用多线程处理技术保障界面响应流畅度。数据验证机制包含前端格式校验与后端业务规则双重保障,关键操作均设有二次确认流程。 该系统适用于中小型图书管理场景,通过可扩展的插件架构支持功能模块的灵活组合。开发过程中特别注重代码的可维护性,采用面向对象编程范式实现高内聚低耦合的组件设计,为后续功能迭代奠定技术基础。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
### 使用 `sort` 函数在 LeetCode 上实现数组或列表排序 #### C++ 实现 在 C++ 中,可以使用标准库中的 `std::sort()` 来对向量 (vector) 进行排序。此函数采用迭代器作为参数来指定要排序的范围。 ```cpp class Solution { public: void sortVector(std::vector<int>& vec) { std::sort(vec.begin(), vec.end()); // 对整个vec升序排列 } }; ``` 上述代码展示了如何定义一个名为 `Solution` 的类,并在其内部创建了一个成员函数 `sortVector`,该函数接收一个整数类型的引用向量并对其进行排序[^1]。 为了降序排列,则需提供自定义比较谓词: ```cpp bool descending(int a, int b){ return a > b; } //... std::sort(vec.begin(), vec.end(), descending); ``` 这里通过传递第三个参数给 `std::sort()`, 即实现了按特定规则(这里是大于号表示的大于关系)来进行排序操作。 #### Python 实现 Python 提供了内置的方法 `.sort()` 和全局函数 `sorted()` 可用于原地修改对象或返回新的已排序序列副本。下面的例子展示怎样在一个解决方案类里调用这些功能: ```python from typing import List class Solution: def sortList(self, lst: List[int]): lst.sort() # 原位排序lst @staticmethod def get_sorted_copy(lst: List[int]) -> List[int]: return sorted(lst) # 返回一个新的有序列表而不改变原始数据 ``` 这段代码同样构建了一个叫做 `Solution` 的类,在其中包含了两种不同的方式来处理输入列表 `lst`:一种是在原有基础上直接进行排序;另一种则是生成一份经过排序的新列表副本[^2]。
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