【NO.53】LeetCode HOT 100—148. 排序链表

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#leetcode #链表 #算法 #148. 排序链表

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本文介绍了一种在O(nlogn)时间复杂度和常数级空间复杂度下对单链表进行排序的方法，即归并排序。作者提供了Java代码实现，包括寻找中间节点、递归排序和合并两个有序链表的过程。

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148. 排序链表

给你链表的头结点 head ，请将其按升序排列并返回排序后的链表。

示例 1：
在这里插入图片描述

输入：head = [4,2,1,3]
输出：[1,2,3,4]

示例 2：
在这里插入图片描述

输入：head = [-1,5,3,4,0]
输出：[-1,0,3,4,5]
示例 3：

输入：head = []
输出：[]

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 5 * 104] 内
-10^5 <= Node.val <= 10 ^ 5

进阶：你可以在 O(n log n) 时间复杂度和常数级空间复杂度下，对链表进行排序吗？

解题

方法:归并排序

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    //  O(n log n) 时间复杂度，归并排序
    // 自顶向下，先找到中间位置，然后进入递归，合并，空间复杂度O（n）
    // 自底向上，(不递归)把链表拆成子链表，一开始子链表长度为1，然后合并两个子链表，遍历完链表即结束，空间复杂度O（1）

    public ListNode sortList(ListNode head) {
        // 自顶向下
        return sortOrder(head, null);
    }

    private ListNode sortOrder(ListNode head, ListNode tail) {
        if (head == null) {
            return head;
        }

        if (head.next == tail) {
            head.next = null;
            return head;
        }

        // 归并排序
        // 寻找中间节点
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while (fast != tail) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
            if (fast != tail) {
                fast = fast.next;
            }
        }
        ListNode mid = slow;

        ListNode list1 = sortOrder(head, mid);
        ListNode list2 = sortOrder(mid, tail);
        ListNode mergeNode = merge(list1, list2);

        return mergeNode;
    }

    
    // 合并两个有序链表
    private ListNode merge(ListNode list1, ListNode list2) {
        ListNode ans = new ListNode(0);
        ListNode temp = ans;
        ListNode head1 = list1;
        ListNode head2 = list2;

        while (head1 != null && head2 != null) {
            if (head1.val <= head2.val) {
                temp.next = head1;
                head1 = head1.next;
            } else {
                temp.next = head2;
                head2 = head2.next;
            }
            temp = temp.next;
        }

        if (head1 != null) {
            temp.next = head1;
        }
        if (head2 != null) {
            temp.next = head2;
        }

        return ans.next;
    }
   
}