链表排序（冒泡、选择、插入、快排、归并、希尔、堆排序）

参考http://www.cnblogs.com/TenosDoIt/p/3666585.html

插入排序（算法中是直接交换节点，时间复杂度O（n^2）,空间复杂度O（1））

 1 class Solution {
 2 public:
 3     ListNode *insertionSortList(ListNode *head) {
 4         // IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as
 5         // the same Solution instance will be reused for each test case.
 6         if(head == NULL || head->next == NULL)return head;
 7         ListNode *p = head->next, *pstart = new ListNode(0), *pend = head;
 8         pstart->next = head; //为了操作方便，添加一个头结点
 9         while(p != NULL)
10         {
11             ListNode *tmp = pstart->next, *pre = pstart;
12             while(tmp != p && p->val >= tmp->val) //找到插入位置
13                 {tmp = tmp->next; pre = pre->next;}
14             if(tmp == p)pend = p;
15             else
16             {
17                 pend->next = p->next;
18                 p->next = tmp;
19                 pre->next = p;
20             }
21             p = pend->next;
22         }
23         head = pstart->next;
24         delete pstart;
25         return head;
26     }
27 };

 

选择排序（算法中只是交换节点的val值，时间复杂度O（n^2）,空间复杂度O（1））

 1 class Solution {
 2 public:
 3     ListNode *selectSortList(ListNode *head) {
 4         // IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as
 5         // the same Solution instance will be reused for each test case.
 6         //选择排序
 7         if(head == NULL || head->next == NULL)return head;
 8         ListNode *pstart = new ListNode(0);
 9         pstart->next = head; //为了操作方便，添加一个头结点
10         ListNode*sortedTail = pstart;//指向已排好序的部分的尾部
11         
12         while(sortedTail->next != NULL)
13         {
14             ListNode*minNode = sortedTail->next, *p = sortedTail->next->next;
15             //寻找未排序部分的最小节点
16             while(p != NULL)
17             {
18                 if(p->val < minNode->val)
19                     minNode = p;
20                 p = p->next;
21             }
22             swap(minNode->val, sortedTail->next->val);
23             sortedTail = sortedTail->next;
24         }
25         
26         head = pstart->next;
27         delete pstart;
28         return head;
29     }
30 };

 

快速排序1（算法只交换节点的val值，平均时间复杂度O（nlogn）,不考虑递归栈空间的话空间复杂度是O（1））

这里的partition我们参考数组快排partition的第二种写法(选取第一个元素作为枢纽元的版本，因为链表选择最后一元素需要遍历一遍)，具体可以参考here

这里我们还需要注意的一点是数组的partition两个参数分别代表数组的起始位置，两边都是闭区间，这样在排序的主函数中：

void quicksort(vector<int>&arr, int low, int high)

{

  if(low < high)

  {

   int middle = mypartition(arr, low, high);

   quicksort(arr, low, middle-1);

   quicksort(arr, middle+1, high);

  }

}

对左边子数组排序时，子数组右边界是middle-1，如果链表也按这种两边都是闭区间的话，找到分割后枢纽元middle，找到middle-1还得再次遍历数组，因此链表的partition采用前闭后开的区间（这样排序主函数也需要前闭后开区间），这样就可以避免上述问题

 

 1 class Solution {
 2 public:
 3     ListNode *quickSortList(ListNode *head) {
 4         // IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as
 5         // the same Solution instance will be reused for each test case.
 6         //链表快速排序
 7         if(head == NULL || head->next == NULL)return head;
 8         qsortList(head, NULL);
 9         return head;
10     }
11     void qsortList(ListNode*head, ListNode*tail)
12     {
13         //链表范围是[low, high)
14         if(head != tail && head->next != tail)
15         {
16             ListNode* mid = partitionList(head, tail);
17             qsortList(head, mid);
18             qsortList(mid->next, tail);
19         }
20     }
21     ListNode* partitionList(ListNode*low, ListNode*high)
22     {
23         //链表范围是[low, high)
24         int key = low->val;
25         ListNode* loc = low;
26         for(ListNode*i = low->next; i != high; i = i->next)
27             if(i->val < key)
28             {
29                 loc = loc->next;
30                 swap(i->val, loc->val);
31             }
32         swap(loc->val, low->val);
33         return loc;
34     }
35 };

 

快速排序2（算法交换链表节点，平均时间复杂度O（nlogn）,不考虑递归栈空间的话空间复杂度是O（1））

这里的partition，我们选取第一个节点作为枢纽元，然后把小于枢纽的节点放到一个链中，把不小于枢纽的及节点放到另一个链中，最后把两条链以及枢纽连接成一条链。

这里我们需要注意的是，1.在对一条子链进行partition时，由于节点的顺序都打乱了，所以得保正重新组合成一条新链表时，要和该子链表的前后部分连接起来，因此我们的partition传入三个参数，除了子链表的范围（也是前闭后开区间），还要传入子链表头结点的前驱；2.partition后链表的头结点可能已经改变

class Solution {
public:ListNode *quickSortList(ListNode *head) {// IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as// the same Solution instance will be reused for each test case.//链表快速排序if(head == NULL || head->next == NULL)return head;ListNode tmpHead(0); tmpHead.next = head;qsortList(&tmpHead, head, NULL);return tmpHead.next;}void qsortList(ListNode *headPre, ListNode*head, ListNode*tail){//链表范围是[low, high)if(head != tail && head->next != tail){ListNode* mid = partitionList(headPre, head, tail);//注意这里head可能不再指向链表头了qsortList(headPre, headPre->next, mid);qsortList(mid, mid->next, tail);}}ListNode* partitionList(ListNode* lowPre, ListNode* low, ListNode* high){//链表范围是[low, high)int key = low->val;ListNode node1(0), node2(0);//比key小的链的头结点，比key大的链的头结点ListNode* little = &node1, *big = &node2;for(ListNode*i = low->next; i != high; i = i->next)if(i->val < key){little->next = i;little = i;}else{big->next = i;big = i;}big->next = high;//保证子链表[low,high)和后面的部分连接little->next = low;low->next = node2.next;lowPre->next = node1.next;//为了保证子链表[low,high)和前面的部分连接return low;}
};

 

 

归并排序（算法交换链表节点，时间复杂度O（nlogn）,不考虑递归栈空间的话空间复杂度是O（1））                        本文地址

首先用快慢指针的方法找到链表中间节点，然后递归的对两个子链表排序，把两个排好序的子链表合并成一条有序的链表。归并排序应该算是链表排序最佳的选择了，保证了最好和最坏时间复杂度都是nlogn，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)

class Solution {
public:ListNode *mergeSortList(ListNode *head) {// IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as// the same Solution instance will be reused for each test case.//链表归并排序if(head == NULL || head->next == NULL)return head;else{//快慢指针找到中间节点ListNode *fast = head,*slow = head;while(fast->next != NULL && fast->next->next != NULL){fast = fast->next->next;slow = slow->next;}fast = slow;slow = slow->next;fast->next = NULL;fast = sortList(head);//前半段排序slow = sortList(slow);//后半段排序return merge(fast,slow);}}// merge two sorted list to oneListNode *merge(ListNode *head1, ListNode *head2){if(head1 == NULL)return head2;if(head2 == NULL)return head1;ListNode *res , *p ;if(head1->val < head2->val){res = head1; head1 = head1->next;}else{res = head2; head2 = head2->next;}p = res;while(head1 != NULL && head2 != NULL){if(head1->val < head2->val){p->next = head1;head1 = head1->next;}else{p->next = head2;head2 = head2->next;}p = p->next;}if(head1 != NULL)p->next = head1;else if(head2 != NULL)p->next = head2;return res;}
};

 

 

冒泡排序（算法交换链表节点val值，时间复杂度O（n^2）,空间复杂度O（1））

class Solution {
public:ListNode *bubbleSortList(ListNode *head) {// IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as// the same Solution instance will be reused for each test case.//链表快速排序if(head == NULL || head->next == NULL)return head;ListNode *p = NULL;bool isChange = true;while(p != head->next && isChange){ListNode *q = head;isChange = false;//标志当前这一轮中又没有发生元素交换，如果没有则表示数组已经有序for(; q->next && q->next != p; q = q->next){if(q->val > q->next->val){swap(q->val, q->next->val);isChange = true;}}p = q;}return head;}
};

 



转载于:https://www.cnblogs.com/StarZhai/p/9984230.html

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