PTA: 6-6 链表拼接(20分)

本文介绍了一个简单的函数,用于合并两个升序有序链表。通过示例展示了如何实现这一功能,并提供了完整的代码实现,包括冒泡排序和选择排序的解释。

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大一下半期数据结构

数据结构题目集

链表拼接

本题要求实现一个合并两个有序链表的简单函数。
链表结点定义如下:

struct ListNode {
    int data;
    struct ListNode *next;
};

函数接口定义:

struct ListNode *mergelists(struct ListNode *list1, struct ListNode *list2);

其中list1和list2是用户传入的两个按data升序链接的链表的头指针;函数mergelists将两个链表合并成一个按data升序链接的链表,并返回结果链表的头指针。
裁判测试程序样例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct ListNode {
    int data;
    struct ListNode *next;
};

struct ListNode *createlist(); /*裁判实现,细节不表*/
struct ListNode *mergelists(struct ListNode *list1, struct ListNode *list2);
void printlist( struct ListNode *head )
{
     struct ListNode *p = head;
     while (p) {
           printf("%d ", p->data);
           p = p->next;
     }
     printf("\n");
}

int main()
{
    struct ListNode  *list1, *list2;

    list1 = createlist();
    list2 = createlist();
    list1 = mergelists(list1, list2);
    printlist(list1);
	
    return 0;
}

/* 你的代码将被嵌在这里 */

输入样例:

1 3 5 7 -1
2 4 6 -1

输出样例:

1 2 3 4 5 6 7 

题目解答:

struct ListNode *mergelists(struct ListNode *list1, struct ListNode *list2)
{
    int len = 0;
    int a[10000];
    struct ListNode *p1 = list1;
    struct ListNode *p2 = list2;
    struct ListNode *head = NULL;
    struct ListNode *tail = NULL;
    struct ListNode *q;
    while(p1)
    {
        a[len] = p1->data;
        p1 = p1->next;
        len++;
    }
    while(p2)
    {
        a[len] = p2->data;
        p2 = p2->next;
        len++;
    }
    int i, j, temp;
    for(i=1; i<len; i++)
    {
        for(j=0; j<len-i; j++)
        {
            if(a[j]>a[j+1])
            {
                temp = a[j+1];
                a[j+1] = a[j];
                a[j] = temp;
            }
        }
    }
 
     for(i = 0; i < len; i++)
      {
          q = (struct ListNode  *)malloc(sizeof(struct ListNode));
          q->data = a[i];
           if(head == NULL)
         {
             head = q;
             head->next = NULL;
         }
           if(tail != NULL)//tail为开辟节点
            {
              tail->next = q;
         }
             tail = q;
             tail->next = NULL;
      }
      return head;
}

冒泡排序:

以“3 2 4 1”为例对冒泡排序进行说明
第一轮(排序过程)
3 2 4 1(最初)
2 3 4 1(比较3和2,交换)
2 3 4 1(比较3和4,不交换)
2 3 1 4(比较1和4 ,交换)
第一轮结束,最大数字已经在后边,因此第二轮需要排序只需要对前面3个数字进行比较
第二轮(排序过程)
2 3 1 4(第一轮排序结果)
2 3 1 4(比较2和3,不交换)
2 1 3 4(比较3和1,交换)
第二轮结束,次大数已在倒数第二位
第三轮(排序过程)
2 1 3 4(第二轮排序结果)
1 2 3 4(比较2和1,交换)
至此,排序过程结束。

选择法排序:

选择法排序的算法步骤如下:
1.在未排序的n个数(在a[0]~a[n-1])中找到最小数,将它与a[0]交换:
2.在剩下未排序的n-1个数(a[1]~a[n-1])中找到最小数,将它与a[1]
交换:
···········
第n-1步:在剩下未排序的两个数(a[n-2]~a[n-1])中找到最小数,将
它与a[n-2]交换:
~~~核心代码:~~~/*对n个数进行排序*/
for(k=0;k<n-1;k++)
{
     index=k;/*index存放最小值所在的下标*/
     for(i=k+1;i<n;i++)/*寻找最小值所在下标*/
     {
          if(a[i]<a[index]
          index=i;
      }
      temp=a[index];/*最小元素与下标为k的元素交换*/
      a[index]=a[k];
      a[k]=temp;
}
### 关于链表拼接的操作 在处理链表拼接的过程中,通常涉及将两个或多个已有的链表按照一定规则连接成一个新的链表。对于PTA(浙江大学在线编程练习平台),这类问题往往考察的是对基本数据结构的理解以及如何高效地操作这些结构。 #### 合并两个有序链表 当面对两个已经按升序排列好的单向链表时,可以采用迭代的方法来构建新的合并后的链表[^1]。具体做法如下: - 定义一个哨兵节点`pre_head`作为辅助节点,用于简化边界条件判断。 - 使用循环依次对比两个输入链表中的元素值,每次都将较小的那个添加到新链表中,并移动对应原链表的指针向前推进。 - 当任意一条链表被完全遍历完毕后,直接将另一条未尽的部链接至新链表末端即可完成整个过程。 ```c struct ListNode { int val; struct ListNode *next; }; struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2){ struct ListNode preHead; struct ListNode* prev = &preHead; while (l1 != NULL && l2 != NULL) { if (l1->val <= l2->val) { prev->next = l1; l1 = l1->next; } else { prev->next = l2; l2 = l2->next; } prev = prev->next; } // Append the remaining nodes of l1 or l2 prev->next = l1 ? l1 : l2; return preHead.next; } ``` 此方法的时间复杂度为O(n+m),其中n和m别是两条待合并链表的长度;空间复杂度则主要取决于额外使用的哨兵节点所占用的空间开销[^3]。 #### 反转链表 除了上述提到的合并操作外,在某些情况下还需要能够逆转给定链表的方向。这里介绍一种基于三个连续指针变量的方式来进行反转工作: - 初始化前驱(`prev`)为空、当前项(`curr`)指向首元节点; - 进入循环直至到达链尾位置之前持续更新这三个指针的位置关系; - 最终使得原本位于最后面的新头成为实际意义上的起点。 这种方法同样适用于解决PTA平台上有关链表方向调整的问题实例。 ```c struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) { struct ListNode* prev = NULL; struct ListNode* curr = head; while(curr!=NULL){ struct ListNode* nextTemp=curr->next;// Store reference to next node before changing it. curr->next=prev ;// Reverse link direction at current node. prev=curr ; curr=nextTemp ; } return prev; // New head is now 'prev'. } ``` 通过以上两种典型场景下的实现方式可以看出,掌握好基础的数据结构概念及其常见变换技巧是非常重要的。这不仅有助于理解更复杂的算法逻辑,也能帮助更好地应对像PTA这样的竞赛型编程挑战。
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