链表节点合并排序:数组和单链表

每日一贴,今天的内容关键字为链表节点

    

 

    

1 数组合并排序

    

1.1 合并两个已排序好的数组

    需要额定的存储空间用来存储合并结果

//merge two array which are already sorted
	public static int[] merge(int[] a,int[] b){
		/*
		 *  array out of bound
		 * 
		 * normal input:a!==null && b!==null
		 * special input:
		 * 1)a==null && b==null
		 * 2)a==null && b!=null or a!=null && b==null
		 * 
		 * 0) base case:one of array is empty
		 * 1)how to remember where the array go:
		 * need aIndex,bIndex,resultIndex point to a,b,result
		 * 2)steps
		 * step1: compare(condition:neither array is empty)
		 * step2: copy the rest:
		 * if one of array is empty, copy the other to the reuslt
		 */
		
		//control input
		if(a==null && b==null)
			return null;
        if(a==null && b!=null)
        	return b;
		if(a!=null && b==null)
			return a;
		
		//result array
		int aLength=a.length;
		int bLength=b.length;
		int resultLength=aLength+bLength;
		int[] result=new int[resultLength];
		
		//index pint to array
		int aIndex=0, bIndex=0,resultIndex=0;
		
		//step1
		//base case:one of array is empty
		while(aIndex < aLength && bIndex < bLength){ 
			//first compare once
			if(a[aIndex]

1.2 合并排序

package zyang.recursion;

import zyang.designPattern.adaper.A;

/** 
 * @author  yangzhong  E-mail: [email protected]
 * @version 1.0
 * @date    2012-11-12 上午9:13:17 
 * @fuction  mergeSort
 */

public class MergeSort 
{
	private long[] workspace; //用于中间过程当中存储合并结果
	
	//主程序
	public long[] mergSort(long[] array)
	{
		workspace=new long[array.length]; 
		recMergeSort(array, 0, array.length-1);
		return array;
	}

	//分治法思绪 Divide-and -Conquer Algorithms
	private void recMergeSort(long[] arr,int first,int end)
	{
		//递归结束条件:数组中只有一个元素时
		//base case:if range is 1, no use sorting
		if(first==end)
			return;
		else
		{
			//find midpoint
			int mid=(first+end)/2;
			
			//1sort left half
			recMergeSort(arr, first, mid);
			//2sort right half
			recMergeSort(arr, mid+1, end);
			//3merge them
			merge(arr,first,mid,end);		
		}	
	}//end recMergeSort()
	
	//合并已排好序的2个数组(2个数组是指一个数据从中间分开后的2个数组)
	private void merge(long[] arr,int first1,int mid,int end2)
	{     
		int resultIndex=0; //合并结果数组的指针
		int start=first1;  //存储数据合并起始位置
		int end1=mid;     // 第一个已排序好的数组范围为[first1,end1],first1用于指向该数组的指针
		int first2=mid+1;  // 第二个已排序好的数组范围为[first2,end2],first2用于指向该数组的指针
				
        while(first1<=end1 && first2<=end2)
        {
        	if(arr[first1]< arr[first2])
        	    workspace[resultIndex++]=arr[first1++];
        	else
        		workspace[resultIndex++]=arr[first2++];
        }
		
		//如果一个数组已经没有数字可以比较,将其中一个剩余的数字全体copy到结果数组中
		while(first1<=end1)                               
			workspace[resultIndex++]=arr[first1++];
		
		while(first2<=end2)
			workspace[resultIndex++]=arr[end2++];	
		
		for(int i=0;i<=end2-start;i++){
//			System.out.println(workspace[i]);
			arr[start+i]=workspace[i];
		}//end for
	}
		
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		long[] test={67,28,30,21};
		
		long[] result=new MergeSort().mergSort(test);
		
		System.out.println("length:"+result.length);
		
		for(int i=0;i

注意在合并算法merge中需要将中间合并结果存入原始数组中,arr为最后合并排序后的数组,workspace用于存储中间合并的临时结果。
for(int i=0;i<=end2-start;i++){
arr[start+i]=workspace[i];
}//end for

2 单链表合并排序

    

2.1 有序单链表

    

有序单链表主要是增加新节点时,需要插入的节点位置是有序的
	// -------------------------------------------------------------
	class Link
	   {
	   public long dData;                  // data item
	   public Link next;                   // next link in list
	// -------------------------------------------------------------
	   public Link(long dd)                // constructor
	      { dData = dd; }
	// -------------------------------------------------------------
	   }  // end class Link
	////////////////////////////////////////////////////////////////
	class SortedList
	   {
	   private Link first;            // ref to first item on list
	// -------------------------------------------------------------
	   public SortedList()            // constructor (no args)
	      { first = null; }                    // initialize list
   // -------------------------------------------------------------
	public void insert(Link k) // insert (in order)
	{
		//输入控制
		if(k==null)
			return ;

		Link previous = null; // start at first
		Link current = first;
		// until end of list,
		while (current != null && k.dData > current.dData) { // or key > current,
			previous = current;
			current = current.next; // go to next item
		}
		if (previous == null) // at beginning of list
			first = k; // first --> k
		else
			// not at beginning
			previous.next = k; // old prev --> k
		k.next = current; // k --> old currnt
	} // end insert()
    每日一道理
古人云:“海纳百川,有容乃大。”人世间,不可能没有矛盾和争吵,我们要以磊落的胸怀和宽容的微笑去面对它 。哈伯德也曾说过:“宽恕和受宽恕的难以言喻的快乐,是连神明都会为之羡慕的极大乐事。”让我们从宽容中享受快乐,从谅解中体会幸福吧!

2.1 合并两个已排序好的单链表

    由于数组可以根据下标获得全部数组的值,而单链表只能根据第一个链表的节点循环获得所有节点的信息,所以在单链表合并的时候需要保存合并后的第一链表的节点地址。
总结:与数组合并排序多了一步,即肯定合并背面节点地址。

    

《剑指offer》上的面试题17:合并两个排序的链表,其递归算法有以下3个问题:

    

1、返回的不是合并后链表头节点地址

    

因为没有保存合并后链表头节点的地址,其pMergedHead其实是以后合并后的节点地址,而合并后的链表需要返回合并后链表头节点地址,您代码中返回的是pMergedHead是不对的。

    

2、没有考虑当一个链表已合并完,剩余一个链表还有节点的情况

    

3、递归算法结束的条件不对

    

代码中只是对输入参数停止了控制,并没有递归结束的条件 我对该算法停止了改正(用java写了递归算法和非递归算法),例如合并下图中的2个已排好序的单链表

    

链表节点合并排序:数组和单链表_第1张图片

    

首先,肯定合并后链表的头节点

    

链表节点合并排序:数组和单链表_第2张图片

    

pResult用于保存合并后链表头节点地址,current指向以后合并后的节点

    

链表节点合并排序:数组和单链表_第3张图片

    

当合并完其中一个链表时(图中pHead2==null),只要要把剩余一个链表的节点连接到current的下个节点接口(即current.next=pHead1)

    

链表节点合并排序:数组和单链表_第4张图片

    

递归算法如下
class List{     //定义链表节点的数据结构
		int value;
		List next;
	}
	
	public List merge(List pHead1,List pHead2){
		//输入控制
		if(pHead1==null)
			return pHead2;
		if(pHead2==null)
			return pHead1;
		
		List pResult=null;  //合并后链表的头指针
		
		//肯定头节点
		if(pHead1.value < pHead2.value){
			pResult=pHead1;
			pHead1=pHead1.next;
		}//end if
		else{
			pResult=pHead2;
			pHead2=pHead2.next;
		}//end else
		
		//比较后续节点
        List current=pResult;  //pResult用于保存链表头节点信息,current 用于保存以后合并后的节点
		recMerge(pHead1,pHead2,current);
		
		return pResult;
	}//end merge
	
	//合并排序好的2个链表(递归)
	private void recMerge(List pHead1,List pHead2,List current){	
		//base case:当有一个链表已全体参加合并后的链表中时,递归结束,并将其中有剩于节点的那个链表连接到current前面
		if(pHead1==null || pHead2==null){
			//2个链表剩余节点直接连接到pResult中
			if(pHead1!=null)
				current.next=pHead1;
			if(pHead2!=null)
				current.next=pHead2;

			return;	
		}//end if
	
		if(pHead1.value
非递归算法如下
//合并排序好的2个链表(非递归)
	public List merge2(List pHead1,List pHead2){
		//输入控制
		if(pHead1==null)
			return pHead2;
		if(pHead2==null)
			return pHead1;
		
		List pResult=null; //合并后链表的头指针
		
		//肯定头节点
		if(pHead1.value < pHead2.value){
			pResult=pHead1;
			pHead1=pHead1.next;
		}//end if
		else{
			pResult=pHead2;
			pHead2=pHead2.next;
		}//end else
			
        //比较
		List current=pResult; //pResult用于保存链表头节点信息,current 用于保存以后合并后的节点
		while(pHead1!=null && pHead2!=null){
			if(pHead1.value < pHead2.value){
				current.next=pHead1;
				pHead1=pHead1.next;
			}//end if
			else{
				current.next=pHead2;
				pHead2=pHead2.next;
			}//end else
			
			current=current.next; //current 用于保存以后合并后的节点
		}//end while
		
		//2个链表剩余节点直接连接到pResult中
		if(pHead1!=null)
			current.next=pHead1;
		if(pHead2!=null)
			current.next=pHead2;
		
		return pResult;
	}//merge()

2.2 单链表合并排序

这里是先将链表转换为数组,然后对数组停止合并排序,然后对排序后的数组重新构建链表:

1)获得链表节点数组,,时间复杂度O(n),

2)对链表节点数组停止合并排序,时间复杂度O(nlogn)

3)对合并排序好的链表数组构建链表,时间复杂度O(n)

 

public class MergeLinkList {
	
	class List{     //定义链表节点的数据结构
		int value;
		List next;
	}
	
	//链表递归排序,时间复杂度O(n),空间复杂度O(n)
	public Link merge(Link first){
		//输入控制
		if(first==null)
			return first;
		
		//获得链表节点数组,,时间复杂度O(n)
		ArrayList al=new ArrayList();
		while(first!=null){
			al.add(first);
			first=first.next;
		}//end while
		//对链表节点数组停止合并排序,时间复杂度O(nlogn)
		Link[] arr=(Link[]) al.toArray();
//		mergeSort(arr); //数组合并排序与下面一样,此处省略
		
		//对合并排序好的链表数组构建链表,时间复杂度O(n)
		return constructLinkList(arr);	
	}//end merge()
	
	private Link constructLinkList(Link[] linkArray){
		Link first=linkArray[0]; //头节点
		Link current=first;   //以后节点
		for(int i=1;i


 

文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录: 程序员的愿望
  有一天一个程序员见到了上帝.上帝: 小伙子,我可以满足你一个愿望.程序员: 我希望中国国家队能再次打进世界杯.
  上帝: 这个啊!这个不好办啊,你还说下一个吧!
  程序员: 那好!我的下一个愿望是每天都能休息6个小时以上.
  上帝: 还是让中国国家打进世界杯.

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