力扣刷题之排序链表

旺仔小馒头

已于 2022-07-27 21:51:44 修改

阅读量379

点赞数 1

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：链表 leetcode 数据结构

于 2022-07-27 16:51:51 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wangzai32100/article/details/126017838

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。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

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;
    }
};