链表——单链表的归并排序、插入排序和选择排序_掌握单链表的应用和插入排序的思想。 内容: 编写一个函数insertion_sort,对一个无-程序员宅基地

技术标签: LeetCode  

题目要求:

对单链表进行从小到大排序,要求时间复杂度O(N*logN),空间复杂度O(1);


思路:
因时间复杂度要求为O(N*logN),简单排序(时间复杂度为O(N*N))均不可用,

故可以考虑归并排序的思想,归并排序对数组操作空间复杂度为O(n),但对链表为O(1),因为每次只在merge函数中创建了一个辅助的链表头结点ListNode temp=new ListNode(0);


归并排序的一般步骤为:
1)将待排序数组(链表)取中点并一分为二;
2)递归地对左半部分进行归并排序;
3)递归地对右半部分进行归并排序;
4)将两个半部分进行合并(merge),得到结果。
所以对应此题目,可以划分为三个小问题:
1)找到链表中点 (快慢指针思路,快指针一次走两步,慢指针一次走一步,快指针在链表末尾时,慢指针恰好在链表中点);
2)写出merge函数,即如何合并链表。 
3)写出mergesort函数,实现上述步骤。


代码如下:

/*
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode sortList(ListNode head) {
        //mergesort 空间复杂度为1;
        if(head==null||head.next==null)
            return head;
             
        ListNode mid=findMid(head);
        ListNode left=head;
        ListNode right=mid.next;
        mid.next=null;
        
        left=sortList(left);
        right=sortList(right);
        head=merge(left,right);
        
        return head;
    }
   //若链表节点为奇数,则找到中间节点;若链表节点为偶数,则找到两个中间节点的前一个;
 public ListNode findMid(ListNode head)
     {
     ListNode prear=head;
     ListNode pfront=head;
     while(prear.next!=null&&prear.next.next!=null)
         {
         prear=prear.next.next;
         pfront=pfront.next;
     }
     return pfront;
 }
    public ListNode merge(ListNode left,ListNode right)
        {
        if(left==null)
            return right;
        if(right==null)
            return left;
    //相较数组,并没有辅助数组的赋值操作,空间复杂度为O(1);
        ListNode temp=new ListNode(0);
        ListNode p=temp;
        
        while(left!=null&&right!=null)
            {
            if(left.val<right.val)
                {
                p.next=left;
                p=p.next;
                left=left.next;
            }else
                {
                p.next=right;
                p=p.next;
                right=right.next;
            }
        }
        if(left!=null)
            {
            p.next=left;
        }
        if(right!=null)
            {
            p.next=right;
        }
        return temp.next;
    }
}



对链表进行插入排序的正确方法是:新建一个辅助头节点help,遍历原来的链表,对原链表的每个节点找到新链表中适合插入位置的前指针,然后执行插入操作。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode insertionSortList(ListNode head) {
        if(head == null||head.next ==null)
            return head;
        ListNode help=new ListNode(0);//辅助结点;
        ListNode cur=head;
        while(cur!=null)
            {
            ListNode next=cur.next;//记录下一个结点;
            ListNode pre=help;//每次都遍历一次新链表,找到 cur结点所要插入的位置;
            while(pre.next!=null&&pre.next.val<cur.val)
                {
                pre=pre.next;
            }
            cur.next=pre.next;
            pre.next=cur;
            cur=next;
        }
        return help.next;
    }
}
链表的选择排序:

选择排序是从未排序的部分中找到最小值,然后放在排好序部分的尾部,逐渐将未排序的部分缩小,最后全部变为排好序的部分。

本题使用了两个辅助头节点。

[java]  view plain   copy
  1. public class Solution {  
  2.     public ListNode insertionSortList(ListNode head) {  
  3.         if(head == null||head.next == null)  
  4.             return head;  
  5.         ListNode help=new ListNode(0);  
  6.         help.next=head;  
  7.         ListNode dump=new ListNode(0);  
  8.         ListNode temp=dump;  
  9.         while(help.next!=null)  
  10.             {  
  11.             ListNode min_pre=help;  
  12.             ListNode cur=help;  
  13.             while(cur.next!=null)  
  14.                 {  
  15.                 if(cur.next.val<min_pre.next.val)  
  16.                     min_pre=cur;  
  17.                 cur=cur.next;  
  18.             }  
  19.             temp.next=min_pre.next;  
  20.             min_pre.next=min_pre.next.next;  
  21.             temp=temp.next;  
  22.         }  
  23.         temp.next=null;  
  24.         return dump.next;  
  25.     }  
  26. }  



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