排序链表（归并排序）

youyiketing2024-09-13 13:37

以O(nlogn)时间复杂度， O(1)空间复杂度排序链表

涉及知识点：

找到链表的中间节点 2095. 删除链表的中间节点 - 力扣（LeetCode）
合并有序链表 21. 合并两个有序链表 - 力扣（LeetCode）
归并排序 912. 排序数组 - 力扣（LeetCode）

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/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
private:
    // 合并有序链表
    ListNode *mergeList(ListNode *list1, ListNode *list2){
        ListNode *dummyhead = new ListNode(0);
        ListNode *cur = dummyhead;
        while(list1 && list2){
            if(list1->val <= list2->val){
                cur->next = list1;
                list1 = list1->next;
            }else{
                cur->next = list2;
                list2 = list2->next;
            }
            cur = cur->next;
        }
        cur->next = list1 ? list1 : list2;
        return dummyhead->next;
    }
    // 找到链表的中间节点
    ListNode *findMid(ListNode *head, ListNode *end){
        ListNode *fast=head, *slow=head;
        while(fast!=end && fast->next!=end){
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        return slow;
    }
    // 归并排序
    ListNode *mergeSort(ListNode *head, ListNode *end){
        // end_cond
        if(!head) return head;
        if(head->next == end){
            head->next = nullptr;
            return head;
        } 
        // find mid
        ListNode *mid = findMid(head, end);
        // group
        ListNode *list_l = mergeSort(head, mid);
        ListNode *list_r = mergeSort(mid, end);
        // merge
        return mergeList(list_l, list_r);
    }
public:
    // 以O(nlogn)时间复杂度， O(1)空间复杂度 排序链表
    ListNode *sortList(ListNode *head) {
        return mergeSort(head, nullptr);
    }
};