链表常见的一些算法

 

Q1   链表的反序; 
Q2   找出链表的中间元素; 
Q3   链表排序; 
Q4   判断一个单链表是否有环; 
Q5   合并两个有序链表。

以下给出链表结点的数据结构定义: 
typedef struct _list_node 

double keyVal; 
struct _list_node *next; 
} ListNode; 

Q1 单链表的反序 
ListNode* reverseList(ListNode* head) 

//链表为空或是单结点链表直接返回头结点 
if (head == NULL || head->next == NULL) 

return head; 


ListNode *p1, *p2 , *p3; 
p1 = head; 
p2 = head->next; 
while (p2 != NULL) 

p3 = p2->next; 
p2->next = p1; 
p1 = p2; 
p2 = p3; 

head->next = NULL; 
head = p1; 
return head; 


Q2 找出链表的中间元素 
ListNode* findMidList(ListNode* head) 

//链表为空或是单结点链表直接返回头结点 
if (head == NULL || head->next == NULL) 

return head; 


ListNode *p1, *p2; 
p1 = p2 = head; 
while (1) 

if (p1->next != NULL && p2->next->next != NULL) 

p2 = p2->next->next; 
p1 = p1->next; 

else 

break; 


return p1; 

思路分析: 
单链表的一个比较大的特点用一句广告语来说就是“不走回头路”,不能实现随机存取(random access)。如果我们想要找一个数组a的中间元素,直接a[len/2]就可以了,但是链表不行,因为只有a[len/2 - 1] 知道a[len/2]在哪儿,其他人不知道。因此,如果按照数组的做法依样画葫芦,要找到链表的中点,我们需要做两步(1)知道链表有多长(2)从头结点 开始顺序遍历到链表长度的一半的位置。这就需要1.5n(n为链表的长度)的时间复杂度了。有没有更好的办法呢?有的。想法很简单:两个人赛跑,如果A的 速度是B的两倍的话,当A到终点的时候,B应该刚到中点。这只需要遍历一遍链表就行了,还不用计算链表的长度,上面的代码就体现了这个想法。 

Q3   链表排序 
double cmp(ListNode *p ,ListNode *q) 
{return (p->keyVal - q->keyVal);} 
ListNode* mergeSortList(ListNode *head) 

ListNode *p, *q, *tail, *e; 
int nstep = 1; 
int nmerges = 0; 
int i; 
int psize, qsize; 
if (head == NULL || head->next == NULL) 
{return head;} 
while (1) 
{   p = head; 
tail = NULL; 
nmerges = 0; 
while (p) 
{   nmerges++;   q = p;   psize = 0; 
for (i = 0; i < nstep; i++){ 
psize++; 
q = q->next; 
if (q == NULL)break; 

qsize = nstep; 
while (psize >0 || (qsize >0 && q)) 

if (psize == 0 ){e = q; q = q->next; qsize--;} 
elseif (q == NULL || qsize == 0){e = p; p = p->next; psize--;} 
elseif (cmp(p,q) <= 0){e = p; p = p->next; psize--;} 
else{e = q; q = q->next; qsize--;} 
if (tail != NULL){tail->next = e;} 
else{head = e;} 
tail = e; 

p = q; 

tail->next = NULL; 
if (nmerges <= 1){return head;} 
else{nstep <<= 1;} 


思路分析: 
链表排序最好使用归并排序算法。堆排序、快速排序这些在数组排序时性能非常好的算法,在链表只能“顺序访问”的魔咒下无法施展能力,但是归并排序却如鱼 得水,非但保持了它O(nlogn)的时间复杂度,而且它在数组排序中广受诟病的空间复杂度在链表排序中也从O(n)降到了O(1),真是好得不得了啊, 哈哈。以上程序是递推法的程序,另外值得一说的是看看那个时间复杂度,是不是有点眼熟?对,这就是分治法的时间复杂度,归并排序又是divide and conquer。 

Q4   判断一个单链表是否有环 
bool isLooplist(ListNode *head) 

//判断链表是否为空或单结点链表 
if (head == NULL || head->next == NULL)      

return false; 


ListNode *p1, *p2; 
p1 = p2 = head; 
while (p1->next != NULL && p2->next->next != NULL) 

p1 = p1->next; 
p2 = p2->next->next; 
if (p1 == p2) 

return true; 



return false; 

思路分析: 
这道题是《C专家编程》中的题了。其实算法也有很多,比如说:我觉得进行对访问过的结点进行标记这个想法也不错,而且在树遍历等场合我们也经常使用,但 是在不允许做标记的场合就无法使用了。在种种限制的条件下,就有了上面的这种算法,其实思想很简单:就像两个人在操场上跑步一样,只要有个人的速度比另一 个人的速度快一点,他们肯定会有相遇的时候的。不过带环链表与操场又不一样,带环链表的状态是离散的,所以选择走得快的要比走得慢的快多少很重要。比如说 这里,如果一个指针一次走三步,一个指针一次走两步的话,很有可能它们虽然在一个环中但是永远遇不到,这要取决于环的大小以及两个指针初始位置相差多少 了。   

Q5 合并两个有序链表
Node * Merge(Node *head1 , Node *head2)
{
if (head1 == NULL)
return head2;
if (head2 == NULL)
return head1;

Node *head, *p1, *p2;
if (head1->data < head2->data)
{
head = head1;
p1 = head1->next;
p2 = head2;
}
else
{
head = head2;
p2 = head2->next;
p1 = head1;
}

Node *pcurrent = head;
while (p1 != NULL && p2 != NULL)
{
if (p1->data <= p2->data)
{
pcurrent->next = p1;
pcurrent = p1;
p1 = p1->next;
}
else
{
pcurrent->next = p2;
pcurrent = p2;
p2 = p2->next;
}
}

if (p1 != NULL)
pcurrent->next = p1;
if (p2 != NULL)
pcurrent->next = p2;
return head;
}

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