LeetCode 的 C++ 实现（三）链表排序（要求空间复杂度和时间复杂度）

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LeetCode 的 C++ 实现（三）链表排序（要求空间复杂度和时间复杂度）

题目

在O(n log n)的时间内使用常数级空间复杂度对链表进行排序。
Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.

思路

由于题目要求空间复杂度是 O(1)，因此不能使用递归。因此这里使用 bottom-to-up 的算法来解决。
bottom-to-up 的归并思路是这样的：先两个两个的 merge，完成一趟后，再 4 个4个的 merge，直到结束。
链表里操作最难掌握的应该就是各种断链啊，然后再挂接啊。在这里，我们主要用到链表操作的两个技术：

• merge(l1, l2)，双路归并，我相信这个操作大家已经非常熟练的，就不做介绍了。
• cut(l,n)，可能有些同学没有听说过，它其实就是一种 split 操作，即断链操作。不过我感觉使用 cut 更准确一些，它表示，将链表 l 切掉前n 个节点，并返回后半部分的链表头。
• dummyHead 大法，处理链表最常用

伪代码

current = dummy.next;
tail = dummy;
for (step = 1; step < length; step *= 2) {while (current) {// left->@->@->@->@->@->@->nullleft = current;// left->@->@->null   right->@->@->@->@->nullright = cut(current, step); // 将 current 切掉前 step 个头切下来。// left->@->@->null   right->@->@->null   current->@->@->nullcurrent = cut(right, step); // 将 right 切掉前 step 个头切下来。// dummy.next -> @->@->@->@->null，最后一个节点是 tail，始终记录//                        ^//                        tailtail.next = merge(left, right);while (tail->next) tail = tail->next; // 保持 tail 为尾部}
}

C++ 实现

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode *sortList(ListNode *head) {ListNode dummyHead(0);dummyHead.next = head;int length =0;auto p = head;while(p){++length;p = p->next;}for(int size = 1; size < length;size<<=1)//移位操作，即*2 先递归两路，后 4 ， 8{auto cur = dummyHead.next;auto tail = &dummyHead;while(cur){auto left = cur;auto right = cut(left ,size); //裁剪size大小的头下来cur = cut(right, size); tail->next = merge(left ,right);//用tail 把每次merge的串起来while(tail->next){tail = tail->next;}}}return dummyHead.next;}ListNode* cut(ListNode* head , int n){auto p = head;while(--n && p){p = p->next;}if(!p) return nullptr; //已经走到末尾了auto next = p->next; // 返回后面的头指针 ，并将前面切下来的节点指到空p->next = nullptr;return next;}ListNode* merge(ListNode* headOne , ListNode* headTwo){ListNode dummyhead(0);auto p = &dummyhead;while(headOne && headTwo){if(headOne->val < headTwo->val){p->next = headOne; // 小的放前面，递增排序p = headOne;headOne = headOne->next;}else{p->next = headTwo; //p = headTwo;headTwo = headTwo->next;}}p->next = headOne ? headOne : headTwo;return dummyhead.next;}
};