【LeetCode-中等题】148. 排序链表

题目

方法一：集合排序（核心是内部的排序）

把链表放到List集合，排好序，再依据List集合创建一个新有序链表返回就行了

//方法一 集合倒序  （存.val值在转换为ListNode）
    public ListNode sortList(ListNode head) {
        if(head == null) return head;
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        ListNode node = head;
        while(node != null){
            list.add(node.val);
            node = node.next;
        }
        Collections.sort(list);//升序排列
        ListNode min = new ListNode(list.get(0));//直接找出小值记录头结点
        node = min;
        for(int i = 1; i<list.size(); i++){
            ListNode h = new ListNode(list.get(i));
            node.next = h;
            node = node.next;
        }
        return min;
    }


// 方法一 集合倒序（存ListNode值直接调用Comparator接口进行值排序）
    //     public ListNode sortList(ListNode head) {
    //     if(head == null){
    //         return null;
    //     }
    //     List list  = new ArrayList<>();
    //     while(head !=null){
    //         list.add(head);
    //         head = head.next;
    //     }
    //     list.sort(new Comparator(){
    //         @Override
    //         public int compare(ListNode o1, ListNode o2) {
    //             return o1.val - o2.val;
    //         }
    //     });
    //     for(int i = 0 ; i < list.size() - 1;i++){
    //         list.get(i).next = list.get(i + 1);
    //     }
    //     list.get(list.size() - 1).next = null;
    //     return list.get(0);

方法二： 优先队列（核心也是内部的排序）

优先队列 往这个优先队列中插入元素时，会按照节点 val 属性的大小顺序进行排序，即小的节点排在前面，大的节点排在后面。依次谈栈再创建新链表
优先队列声明

PriorityQueue<ListNode> queue = new PriorityQueue<>((node1, node2) -> node1.val - node2.val);

  	((node1, node2) -> node1.val - node2.val)  升序排列
    ((node1, node2) -> node2.val - node1.val)  降序排列

 public ListNode sortList(ListNode head) {

        PriorityQueue<ListNode> queue = new PriorityQueue<>((node1, node2) -> node1.val - node2.val);

        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            queue.offer(cur);
            cur = cur.next;
        }

        ListNode dummy = new ListNode(0);
        cur = dummy;
        while (!queue.isEmpty()) {
            cur.next = queue.poll();
            cur = cur.next;
        }
        cur.next = null;

        return dummy.next;
    }

方法三：归并排序（带递归） 从上往下

先找到中间点 按中间点切割链表 然后排序好切割好的两头的链表 再将两个排序好的链表合并起来 （递归终止条件是切割到只有一个节点，直接返回可以排序了）

1. 先找到待排序链表的中间节点（快慢指针找）
2. 再根据中间节点对两边的链表分别进行归并排序（递归）
3. 将排序好的两部分链表进行合并（ 双指针法 无需递归）

         public ListNode sortList(ListNode head) {
                    return mergeSort(head);
        }
          // 归并排序
          private ListNode mergeSort(ListNode head){
                if(head ==null || head.next==null) return head;// 如果没有结点/只有一个结点，无需排序，直接返回--也是递归的出口
                // 快慢指针找出中位点
                ListNode fast = head.next;//让fast比slow快1个位置，这样最后solw会停在链表中间点前一个位置
                // ListNode fast = head.next.next;//两种方式都可以  最终slow都会停在中间点前一个位置
                ListNode slow = head;
                 //记住这个判断条件，偶数结点会找靠左结点，奇数就是中间节点，能用到很多题上
                while(fast !=null && fast.next !=null){
                    slow =slow.next;
                    fast = fast.next.next;
                }
                // 对右半部分进行归并排序
                ListNode right = mergeSort(slow.next);
                
                // 对左半部分进行断链操作
                slow.next =null;

                // 对左半部分进行归并排序
                ListNode left = mergeSort(head);

                //合并两个有序链表
                return mergeList(left,right);
    
          } 


           // 合并链表  双指针法
          private ListNode mergeList(ListNode l,ListNode r){
              // 临时头节点
              ListNode tmpHead=new ListNode(-1);

            ListNode tem = tmpHead;
            while( l!=null && r!=null ){  //只循环走到任何一方为null时  后面就不需要再比较了  直接把多的哪一方拼接起来就行
                if(l.val < r.val){
                    tem.next =l;
                    l = l.next;
                }else{
                    tem.next =r;
                    r = r.next;
                }
                tem = tem.next;
            }
            if(l==null) tem.next = r;//只循环走到任何一方为null时  后面就不需要再比较了  直接不为null的哪一方拼接起来就行
            else tem.next =l;
            return tmpHead.next;
          }

方法四：归并排序（省去递归，用迭代） 从下往上

核心就行直接定义排序的最小单位 也就是一个节点的链表（大for循环从intv = 1（子俩表长度） 开始 在intv >= 大链表的长度停止），然后分别对链表长度为1 2 3 4 进行合并排序，然后拼接到一起，就是排序号的链表

 public ListNode sortList(ListNode head) {
            if(head == null) return head;
            int length = 0;//统计链表的长度
            ListNode node = head;
            while(node != null){
                length++;
                node = node.next;
            }
            ListNode preHead = new ListNode(0,head);//创建哑结点  preHead--->head

            for(int intv = 1; intv < length ;intv=intv*2){ //每次intv扩大两倍   直到intv 大于等于了链表的长度
               ListNode prev = preHead;//prev为拼接点（拼接合并好的链表）
               ListNode cur = preHead.next;
               while(cur != null){//开始拆分
                 ListNode head1 = cur;//intv为1 时的 第一段链表的头节点
                 for(int i = 1 ; i<intv&&cur.next !=null&& cur != null;i++){//找到intv为1 时的 第一段链表的末尾节点  方便找到第二段的头结点 
                        cur=cur.next;//此时循环结束   cur指向的是第一段链表的尾部 
                 }
                  ListNode head2 = cur.next;//intv为1 时的 第二段链表的头节点
                  cur.next = null;  //端链操作  将两部分链表断开
                  cur = head2;  //更新cur到第二段链表的首节点


                  for(int i = 1 ; i<intv && cur != null  && cur.next != null ; i++){
                             cur=cur.next;//此时 cur指向的是第二段链表的尾部
                  }

                  ListNode next = null;
                 if(cur != null){  //记录第二次进行 比较的  第一段链表的第一个节点
                     next = cur.next;
                     cur.next = null;//对第一次比较的第二个链表进行断链
                 }

                 ListNode merged = mergeList(head1,head2);//对第一次的两个链表进行合并排序
                 prev.next = merged;//将合并好的链表 拼接到prev后面
                while(prev.next != null){
                    prev = prev.next; //把prev移动到拼接好的链表的尾部，方便下次再拼接合并排序好的链表
                }
                cur = next;//将cur更新到下一批次合并排序的第一个俩表的头结点

               }
            }
            return preHead.next;
    }

    //        // 合并两个有序链表  双指针法
          private ListNode mergeList(ListNode l,ListNode r){
               // 临时头节点
            ListNode tmpHead= new ListNode(-1);
            ListNode tem = tmpHead;
            while( l!=null && r!=null ){  //只循环走到任何一方为null时  后面就不需要再比较了  直接把多的哪一方拼接起来就行
                if(l.val < r.val){
                    tem.next =l;
                    l = l.next;
                }else{
                    tem.next =r;
                    r = r.next;
                }
                tem = tem.next;
            }
            if(l==null) tem.next = r;//只循环走到任何一方为null时  后面就不需要再比较了  直接不为null的哪一方拼接起来就行
            else tem.next =l;
            return tmpHead.next;
          }