归并排序的链表实现

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本文介绍了一种链表排序方法——归并排序，并详细展示了其实现过程。通过找到链表中值，将链表分为两部分，再递归地对两部分进行排序，最后合并两个已排序的部分得到完整有序链表。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

利用归并法可以对链表进行排序,而且不需要占用额外空间.对于一个无序链表,先利用循环找到链表的中值,再利用递归先将一个链表分成两个链表,逐步递归,递归停止的条件是链表中只有一个元素或是没有元素的情况,然后完成链表的有序.

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <algorithm>
#include <stack>
#include <queue>
#include <malloc.h>
using namespace std;
#define OK 1
#define ERROR -1
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int Status;
typedef struct node *link;
struct node{
    int data;//值域
    link next;//指针域
};
//输出链表的函数
void Print(link head)
{
    while(head != NULL)
    {
        printf("%d ", head->data);
        head = head->next;
    }
    printf("\n");
}
//合并链表的函数
link Merge(link a, link b)
{
    link head = (link)malloc(sizeof(struct node));
    link c = head;
    //如果链表a,b均不为空时,
    while((a != NULL) && (b != NULL))
    {
        //比较大小,将小的一个连入c中
        if(a->data < b->data)
        {
            c->next = a, c = a, a = a->next;
        }
        else
        {
            c->next = b, c = b, b = b->next;
        }
    }
    //当其中一个链表为空时,将另一个不为空的链表整体连入c中
    c->next = (a == NULL) ? b : a;
    //将链表c的头结点返回
    return head->next;
}
//归并排序函数
link mergeSort(link c)
{
    link a = c, b = c->next;
    //当链表为空,或链表中只有一个元素时,递归停止
    if(a == NULL || b == NULL)
    {
        return c;
    }
    //  循环: 为了找到待归并链表的中值位置
    while((b != NULL) && (b->next != NULL))
    {
        c = c->next;
        b = b->next->next;
    }
    // 将b 指向中间位置.
    b = c->next;
    //将链表断为两部分
    c->next = NULL;
    //对链表的两部分进行归并
    Merge(mergeSort(a), mergeSort(b));
}

int main()
{
    //为链表的归并排序举一个例子
    int i, n = 12;
    link p, head;
    //尾插法
    for(i = 0; i < n; i++)
    {
        int num;
        scanf("%d", &num);
        if(i == 0)//该情况为输入链表的第一个元素
        {
            p = (link)malloc(sizeof(struct node));
            head = p;
            p->data = num;
            p->next = NULL;
        }
        else//插入链表中除第一个元素的情况
        {
            link q = (link)malloc(sizeof(struct node));
            q->data = num;
            p->next = q;
            q->next = NULL;
            p = q;
        }
    }
    //将头节点返回
    head =  mergeSort(head);
    //输出函数
    Print(head);
}