对链表使用插入排序的C语言实现示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 定义链表节点结构体
struct ListNode {int val;struct ListNode *next;
};// 插入排序函数
struct ListNode* insertionSortList(struct ListNode* head) {if (head == NULL || head->next == NULL) {return head;}struct ListNode dummy;dummy.next = NULL;struct ListNode* current = head;while (current != NULL) {struct ListNode* prev = &dummy;struct ListNode* nextNode = current->next;// 在已排序的链表中找到插入位置while (prev->next != NULL && prev->next->val < current->val) {prev = prev->next;}// 插入当前节点current->next = prev->next;prev->next = current;// 继续处理下一个节点current = nextNode;}return dummy.next;
}// 创建新节点
struct ListNode* createNode(int val) {struct ListNode* newNode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));newNode->val = val;newNode->next = NULL;return newNode;
}// 打印链表
void printList(struct ListNode* head) {struct ListNode* current = head;while (current != NULL) {printf("%d ", current->val);current = current->next;}printf("\n");
}// 释放链表节点的内存
void freeList(struct ListNode* head) {struct ListNode* current = head;while (current != NULL) {struct ListNode* temp = current;current = current->next;free(temp);}
}int main() {// 创建示例链表: 4 -> 2 -> 1 -> 3struct ListNode* head = createNode(4);head->next = createNode(2);head->next->next = createNode(1);head->next->next->next = createNode(3);printf("Original list: ");printList(head);// 对链表进行插入排序head = insertionSortList(head);printf("Sorted list: ");printList(head);// 释放链表节点的内存freeList(head);return 0;
}

在这个示例中，我们定义了 insertionSortList 函数用于对链表进行插入排序。然后，在 main 函数中创建了示例链表，调用 insertionSortList 函数进行排序，并打印结果。最后，释放了链表节点的内存。

插入排序的时间复杂度为O(n^2)，在某些情况下比归并排序的O(nlogn)更有效。

特殊情况处理： 首先，我们检查链表是否为空或者只有一个节点。如果是这样，那么链表已经是有序的，不需要进行排序，直接返回原链表。
创建一个哑节点： 我们创建一个名为 dummy 的哑节点，它的作用是作为新链表的头部。这样做的好处是，哑节点可以简化插入操作的边界情况处理，同时也可以减少对头节点是否变化的判断。
遍历链表： 我们使用一个指针 current 来遍历原始链表。在每次迭代中，我们将 current 指向的节点从原始链表中取下，准备将其插入到新链表中。
在新链表中找到插入位置： 我们需要在新链表中找到正确的插入位置，使得新节点能够保持有序。为了做到这一点，我们从哑节点开始，沿着新链表向后遍历，直到找到插入位置或者到达链表末尾。
插入节点： 一旦找到了正确的插入位置，我们就将当前节点插入到新链表中。具体操作是，将当前节点的 next 指针指向插入位置节点的下一个节点，然后将插入位置节点的 next 指针指向当前节点。这样就成功地将当前节点插入到了新链表中。
继续遍历： 接着，我们继续遍历原始链表，重复上述步骤，直到所有节点都被插入到了新链表中。
返回结果： 最后，我们返回新链表的头部，即哑节点的下一个节点，作为排序后的链表。