力扣刷题之排序链表

这篇博客介绍了如何使用归并排序算法对链表进行排序。首先,讲解了直接将链表元素放入vector并排序的简单解法,然后详细阐述了在O(nlogn)时间复杂度和常数级空间复杂度下,通过链式结构的归并排序对链表进行排序的方法,包括寻找链表中间节点和两次归并的过程。

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力扣.148排序链表

题目

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 。
在这里插入图片描述
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?

解法一(sort排序)思想

今天从两个解法来记录下这个题,
这题如果不考虑空间复杂度,完全可以先将链表中的所有元素全部拿出来,然后放在vector容器中,再用一个sort排序,最后在将排好序的元素,一个个放进链表的数值域,大功告成。
C++代码如下

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        if (head == NULL || head->next == NULL) {
            return head;
        } 
        ListNode* cur = head; 
        vector<int> v;
        while (cur != NULL){
            v.push_back(cur->val);
            cur = cur->next;
        }
        sort(v.begin(),v.end());
        cur = head;
        for (auto e : v){
            cur->val = e;
            cur = cur->next;
        }
        return head;
    }
};

解法二(链式结构的归并排序):思想

题目最后给出了进阶,要求在空间复杂度为常数的情况下求解这题,并且时间复杂度为logN,所以可以采用快排或归并排序的思想,前面我提到过数组的归并排序,不懂的可以看看这个归并排序详细
归并的主要思想是: 每次对区间中的数据进行均分,将左半部分归并排序好,再将右半部分归并排序好,将左右两部分归并成一个有序序列
本质:先逐渐对区间进行均分,均分到区间中只有1个元素时然后再向上进行归并
归并:将两个有序区间合并成一个有序区间------给两个有序数组,将两个有序的数组合并成一个有序数组
这题给的是链表并不是数组,其实思想解法完全是一样的,无非存储形式不一样
在这里插入图片描述
这里寻找链表的中间节点,可以采用快慢指针,让快指针fast每次移动两位,而慢指针slow一次移动一位,当fast指向末尾的时候,slow当前的位置正好是划分前后链的关键点,让slow->next称为head2的头节点,再让slow->next指向null,这里一定要写好判断条件(fast->next != NULL && fast->next->next != NULL)

class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        return MergeSort(head);
    }

    ListNode* MergeSort(ListNode* head){
         // 1、递归结束条件
        if (head == NULL || head->next == NULL) {
            return head;
        }       
        //利用快慢指针找链表的中间点
        ListNode* fast = head; 
        ListNode* slow = head;
        while (fast->next != NULL && fast->next->next != NULL){
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
        }
        // 此时的slow就是中间节点,将其下一个节点当作二链的开始节点
        ListNode* head2 = slow->next;
        slow->next = NULL;  
        // 数据并归
        return MergeData(MergeSort(head),MergeSort(head2));
        
    }
               
private:
    ListNode* MergeData(ListNode* head1 , ListNode* head2){
        ListNode* dummyNode = new ListNode(0);
        ListNode* cur = dummyNode; 
        ListNode* cur1 = head1;
        ListNode* cur2 = head2;
        while(cur1 != NULL && cur2 != NULL){
            if (cur1->val <= cur2->val) cur->next = cur1, cur1 = cur1->next;
            else cur->next = cur2, cur2 = cur2->next;
            cur= cur->next;
        }
        // 出循环后,判断条链还没遍历完,将链中剩下的节点全部按序接在后面
        while (cur1 != NULL) cur->next = cur1, cur1 = cur1->next, cur = cur->next;
        while (cur2 != NULL) cur->next = cur2, cur2 = cur2->next, cur = cur->next;
        return dummyNode->next;
    }
};
好的,关于力扣C++常用操作,我可以给你一些常见的操作和技巧: 1. 使用 STL 容器和算法库:STL(Standard Template Library)是 C++ 标准库中的一个重要组成部分,包含了许多常用的容器和算法。在力扣中,使用 STL 可以大大提高代码的效率和可读性。例如,vector 可以用来存储动态数组,sort 可以用来排序等等。 2. 使用 auto 关键字:auto 关键字可以自动推导变量类型,可以减少代码量和提高可读性。例如,auto x = 1; 可以自动推导出 x 的类型为 int。 3. 使用 lambda 表达式:lambda 表达式是 C++11 中引入的一种匿名函数,可以方便地定义一些简单的函数对象。在力扣中,使用 lambda 表达式可以简化代码,例如在 sort 函数中自定义比较函数。 4. 使用位运算:位运算是一种高效的运算方式,在力扣中经常会用到。例如,左移运算符 << 可以用来计算 2 的幂次方,右移运算符 >> 可以用来除以 2 等等。 5. 使用递归:递归是一种常见的算法思想,在力扣中也经常会用到。例如,二叉树的遍历、链表的反转等等。 6. 使用 STL 中的 priority_queue:priority_queue 是 STL 中的一个容器,可以用来实现堆。在力扣中,使用 priority_queue 可以方便地实现一些需要维护最大值或最小值的算法。 7. 使用 STL 中的 unordered_map:unordered_map 是 STL 中的一个容器,可以用来实现哈希表。在力扣中,使用 unordered_map 可以方便地实现一些需要快速查找和插入的算法。 8. 使用 STL 中的 string:string 是 STL 中的一个容器,可以用来存储字符串。在力扣中,使用 string 可以方便地处理字符串相关的问。 9. 注意边界条件:在力扣中,边界条件往往是解决问的关键。需要仔细分析目,考虑各种边界情况,避免出现错误。 10. 注意时间复杂度:在力扣中,时间复杂度往往是评判代码优劣的重要指标。需要仔细分析算法的时间复杂度,并尽可能优化代码。
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