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Sort List Leetcode #148 题解[C++]

程序员文章站 2022-06-03 10:36:33
...

题目来源


https://leetcode.com/problems/sort-list/description/

题目描述


Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.

Example 1:

Input: 4->2->1->3
Output: 1->2->3->4

Example 2:

Input: -1->5->3->4->0
Output: -1->0->3->4->5

给出一个链表. 要求在O(1)的空间复杂度和O(n Logn)的时间复杂度要求下完成排序.

解题思路


这是数据结构与算法中很经典, 也相当基础的一道题.

O(n log n)时间复杂度和O(1)空间复杂度让我们很容易就想到了分治法排序这一经典套路. 在本题中笔者使用了归并排序.

代码的大概思路如下:

  1. 递归的调用排序函数排序链表
  2. 将链表平均的分成两半—通过每次迭代让尾指针走两步, 中点指针走一步, 待到尾指针指向末尾时就得到了链表的重点指针; 若链表不能再分时, 直接返回;
  3. 对于前半部分和后半部分, 分别回到步骤 1;
  4. 合并排序好的前后两部分, 返回最终的指针;

代码实现


以下的代码部分参考了之前的数据结构课所用教材: Data Structure and Program Design in C++, [Robert L. Kruse, 2003]

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;



class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        recursive_merge_sort(head);
        return head;
    }

    void recursive_merge_sort(ListNode* &head) {
        if (head != nullptr&&head->next != nullptr) {
            ListNode* second_half = divide_from(head);
            recursive_merge_sort(head);
            recursive_merge_sort(second_half);
            head = merge(head, second_half);
        }
    }

    ListNode* merge(ListNode* head, ListNode* second_half) {
        ListNode combined=ListNode(0);
        ListNode* last_sorted = &combined;
        while (head != nullptr&&second_half != nullptr) {
            if (head->val < second_half->val) {
                last_sorted->next = head;
                head = head->next;
            }
            else {
                last_sorted->next = second_half;
                second_half = second_half->next;
            }
            last_sorted = last_sorted->next;
        }

        if (head == nullptr) last_sorted->next = second_half;
        else last_sorted->next = head;
        return combined.next;
    }

    ListNode* divide_from(ListNode* head) {
        ListNode* second_half, *position, *midpoint;
        if ((midpoint = head) == nullptr) return nullptr;
        position = midpoint->next;
        while (position != nullptr) {
            position = position->next;
            if (position != nullptr) {
                position = position->next;
                midpoint = midpoint->next;
            }
        }

        second_half = midpoint->next;
        midpoint->next = nullptr;
        return second_half;
    }
};

Sort List Leetcode #148 题解[C++]

相关标签: Algorithm