算法题——单链表的归并排序


题目:单链表的归并排序,返回排序后的链表。传统的归并都是数组,可以随机访问元素,链表则需要顺序遍历找中间结点。

 

思路

设置两个指针,一个步长为1, 一个步长为2,当快指针到达尾结点时,慢指针指向中间结点,时间复杂度为O(N);

平分为左链表L1和右链表L2,递归分裂,直到链表为空或者只有一个结点;

将链表L2的每个结点插入到链表L1中,时间复杂度为O(m+n),m、n分别为两条链表的长度。

 

画出递归树,可知总的时间复杂度为O(N * lgN)。

 

代码

合并两个有序的链表:

 1 struct ListNode  2 {  3     int value;  4     ListNode *next;  5     ListNode(int v): value(v), next(NULL)  6  {  7  }  8 };  9 
10 ListNode *mergeSortedList(ListNode *L1, ListNode *L2) 11 { 12     ListNode dummy(-1), *p1 = &dummy, *p2 = L2;  //L1的辅助头结点dummy,因为可能在头部插入
13     dummy.next = L1; 14     while(p1->next != NULL && p2 != NULL)  //停止条件,也包括了判断两个链表是否为空
15  { 16         if(p1->next->value >= p2->value) 17  { 18             L2 = p2->next; 19             p2->next = p1->next; 20             p1->next = p2; 21             p1 = p2; 22             p2 = L2; 23  } 24         else
25  { 26             p1 = p1->next; 27  } 28  } 29     if(p1->next == NULL)    //L2可能还有未处理的结点,直接加在L1尾部即可
30  { 31         p1->next = p2; 32  } 33 
34     return dummy.next; 35 }

 

单链表的归并排序:

 1 ListNode *listMergeSort(ListNode *head)  2 {  3     if(head == NULL || head->next == NULL)   //链表为空,或者只有一个结点,直接返回
 4         return head;  5     
 6     ListNode *slow = head, *fast = head;  7     while(fast->next != NULL && fast->next->next != NULL)  8  {  9         fast = fast->next->next; 10         slow = slow->next; 11  } 12 
13     ListNode *leftHead = head, *rightHead = slow->next; 14     slow->next = NULL;      //需要把左半链表的尾结点的next赋空值,所以用一个变量来记录右半链表的头
15 
16     leftHead  = listMergeSort(leftHead); 17     rightHead = listMergeSort(rightHead); 18 
19     return mergeSortedList(leftHead, rightHead); 20 }

 


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