排序链表-力扣LeetCode148题C++版

力扣:给你链表的头结点 head ,请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。

方法一:

自顶向下的归并排序(递归)(时间复杂度nlogn,空间复杂度logn:空间复杂度来自递归的函数调用栈)

class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        if (!head || !head->next) return head;

        // 快慢指针寻找中间节点
        ListNode *slow = head, *fast = head->next;
        while (fast && fast->next) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }

        ListNode* tmp = slow->next;    // 中间节点的下一个,作为右子链表
        slow->next = nullptr;           // 打断链表

        ListNode* left = sortList(head); // 前半段头节点是head 递归调用
        ListNode* right = sortList(tmp); // 后半段头节点是tmp  递归调用

        ListNode* tmpHead = new ListNode(0); // 临时head,循环中不停后移
        ListNode* res = tmpHead;    // 第一个元素,不参与排序, res->next 是真实的排序后的头节点

        while (left && right) { // 两个有序节点合并
            if (left->val > right->val) {
                tmpHead->next = right;
                right = right->next;
            }else {
                tmpHead->next = left;
                left = left->next;
            }
            tmpHead = tmpHead->next;
        }
        // 一定有一个链表非空,加入结果链表
        tmpHead->next = left? left:right;
        // 返回排序后的头节点
        return res->next;
    }
};

方法二:

自底向上的归并排序(时间复杂度nlogn,空间复杂度O(1))

 

class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        int n = 0;
        for (ListNode* curr = head; curr; curr = curr->next) n++; // 获取链表长度
        // 枚举自底向上子链表的长度
        for (int i = 1; i < n; i *= 2) {
            ListNode* dummy = new ListNode(0), *curr = dummy;

            // 当前子链表下需要合并的次数:n / 2*i 向上取整
            int cnt = n / 2*i + 1;

            while (cnt--) { // 执行合并过程
                ListNode *p = head, *q = head; // 首先找到需要合并的两个头节点
                for (int j = 0; j < i && q; ++j) q = q->next; // 第二个头节点需要向后走i步

                ListNode* next = q; // next记录下次循环的左子链表
                for (int j = 0; j < i && next; ++j) next = next->next;

                // 合并
                int l = 0, r = 0;
                while (l < i && r < i && p && q) {
                    if (p->val < q-> val) curr = curr->next = p, p = p->next, l++;
                    else curr = curr->next = q, q = q->next, r++;
                }
                while (l < i && p) curr = curr->next = p, p = p->next, l++;
                while (r < i && q) curr = curr->next = q, q = q->next, r++;

                head = next;
            }
            curr->next = nullptr;
            head = dummy->next;
        }
        return head;
    }
};

 

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