leetcodeHot100|148.排序链表

排序链表

给你链表的头结点 head ，请将其按升序排列并返回排序后的链表。

示例 1：

输入：head = $4,2,1,3$

输出： $1,2,3,4$

示例 2：

输入：head = $-1,5,3,4,0$

输出： $-1,0,3,4,5$

示例 3：

输入：head = \[\]

输出：\[\]

提示：

链表中节点的数目在范围 $0, 5 \* 104$ 内

-105 <= Node.val <= 105

思路分析

首先需要理解题目，题目是给出了一个单链表，需要你去把它排序之后给出来。核心思路是分而治之，把复杂问题变为小问题解决，再合并解决。

关键是如何去拆链表呢？用快慢指针去找中点，慢指针之走一步，快指针走两步，快指针快到末尾的时候，慢指针就在中点。比如在这个图书中的中点就是5.

如何去合并呢？使用虚拟头节点去凭借两个有序的链表就可以，每次选着一个更小的节点连接上去。

最终演示

cpp 复制代码

/**
 * 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 {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        // 归并排序入口：排序范围是 [head, nullptr)（即从head到链表末尾）
        return sortList(head, nullptr);
    }

    // 递归函数：排序范围是 [head, tail)（左闭右开，tail是终止边界，不包含）
    ListNode* sortList(ListNode* head, ListNode* tail) {
        // 错误1：赋值号= 改成 判断相等==（核心语法错误）
        // 边界条件1：如果当前区间只有0个节点，直接返回null
        if (head == nullptr) {
            return head;
        }
        // 错误2：赋值号= 改成 判断相等==（核心语法错误）
        // 边界条件2：如果当前区间只有1个节点（head->next == tail），断开后续链接并返回
        if (head->next == tail) {
            head->next = nullptr; // 断开与tail的链接，避免后续merge时出现环
            return head;
        }
        // 快慢指针找中间节点（mid）：慢指针走1步，快指针走2步
        ListNode* slow = head, *fast = head;
        // 循环条件：快指针未到边界tail
        while (fast != tail) {
            slow = slow->next;       // 慢指针走1步
            fast = fast->next;       // 快指针走1步
            if (fast != tail) {      // 快指针未到边界时，再走1步（总共2步）
                fast = fast->next;
            }
        }
        ListNode* mid = slow; // 找到中间节点，将链表分为 [head, mid) 和 [mid, tail)
        // 递归排序左半部分和右半部分，然后合并
        return merge(sortList(head, mid), sortList(mid, tail));
    } 

    // 合并两个已排序的链表，返回合并后的头节点
    ListNode* merge(ListNode* head1, ListNode* head2) { 
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 虚拟头节点（简化链表拼接逻辑）
        ListNode* temp = dummyHead;    // 临时指针，用于构建新链表
        ListNode* temp1 = head1;       // 遍历第一个链表的指针
        ListNode* temp2 = head2;       // 遍历第二个链表的指针
        
        // 循环：同时遍历两个链表，每次取较小值的节点拼接到新链表
        while (temp1 != nullptr && temp2 != nullptr) {  
            if (temp1->val <= temp2->val) { 
                temp->next = temp1;    // 拼接temp1节点
                temp1 = temp1->next;   // temp1后移
            } else { 
                temp->next = temp2;    // 拼接temp2节点
                temp2 = temp2->next;   // temp2后移
            }
            temp = temp->next;         // 临时指针后移，准备拼接下一个节点
        }
        // 处理剩余节点：如果第一个链表还有剩余，直接拼接
        if (temp1 != nullptr) { 
            temp->next = temp1;
        } 
        // 处理剩余节点：如果第二个链表还有剩余，直接拼接（注意这里用else即可，无需else if）
        else {
            temp->next = temp2;
        }
        // 返回合并后链表的真实头节点（跳过虚拟头节点）
        return dummyHead->next;
    }
};

遇到的问题

使用虚拟头结点dummyHead可以不用处理空链表的情况，一定要学会使用，还是就是每次接完一个节点，指针必须往后走，不然容易陷入死循环。最后一个节点也需要注意贴到最后.

总结

链表归并排序的核心是分治，拆分成小链表然后排序再合并其中合并两个有序的链表是基础.

需要项目中图解的可以私信我哦