链表14：单链表的排序

Posted 2021-08-27 纵横千里，捭阖四方

前面我们连续多节分析了链表反转的问题，你有没有注意到最大的问题都是指针要进行调整时的指向问题？具体又体现在两个方面，一个是反转相关的问题，一个是合并相关的问题，有些算法还是两个的结合。LeetCode148题又是一个典型的题目。

LeetCode148题 ：给定一个无序单链表，实现单链表的排序(按升序排序)。

示例1：

输入：head = [4,2,1,3]输出：[1,2,3,4]

思路：涉及到节点移动的场景，肯定少不了调整指针，这里还必须小心两端的处理。脑子不够还是画图来凑，画个图、走几步再写会比较好一些。这个题目同样有多种处理方式，一种是直接根据类似冒泡排序的方式硬写，但是很难写对，而且个大量改变指针会导致执行超时，是出力不讨好的事情。所以我们需要更加优化的方式。

1 偷梁换柱，通过数组排序再赋值回去

过程是这样的：首先循环一次获得链表的长度，然后创建一个数组。

再循环一次，将链表节点的值都赋值给数组对数组进行排序。

最后将数组的值再写回到链表里。

这样做是将链表问题变成了数组问题，也不矢为一种方法，代码就很好些了：

public ListNode sortInList(ListNode head) {        if(head == null) {            return head;        }           ListNode p = head;        ListNode q = head;        ListNode t = head;        int n = 0;        while (p != null) {            p = p.next;            n++;        }        int[] arr = new int[n];        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {            arr[i] = head.val;            head = head.next;        } //这里给我们省去了无数麻烦。如果有精力，可以现场自己实现一个        Arrays.sort(arr);        int i = 0;        while (q != null) {            q.val = arr[i++];            q = q.next;        }        return t;    }

2 归并排序法

上面的方法虽然能解决问题，但是面试官可能不满意，因为他就想考察你链表的控制能力。这里我们可以使用归并排序的方法来进行，先利用快慢指针找出链表的中点，然后分为两个链表，一直分，知道无法分为止，然后自底而上排序归并。

代码就是这样：

 public ListNode sortInList (ListNode head) {       if(head == null || head.next == null)            return head;        //使用快慢指针找到中点        ListNode slow = head, fast = head.next;        while(fast!=null && fast.next !=null){            slow = slow.next;            fast = fast.next.next;        }        //分割为两个链表        ListNode newList = slow.next;        slow.next = null;        //将两个链表继续分割,这里必须用递归，否则一堆拆散的链表难以管理        ListNode left = sortInList(head);        ListNode right = sortInList(newList);         ListNode lhead = new ListNode(-1);        ListNode res = lhead;        //归并排序，如果想不明白，可以看完后面的经典排序专题再来看        while(left != null && right != null){            if(left.val < right.val){                lhead.next = left;                left = left.next;            }else{                lhead.next = right;                right = right.next;            }            lhead = lhead.next;        }        //判断左右链表是否为空        lhead.next = left!=null?left:right;        return res.next;     }

这个题目有自顶向下和自下而上两种方式，我们先熟练掌握一种吧。

3.利用冒泡方式进行排序

关键时刻如果想不到好的方式，根据题目硬写也可以的。这时候如果卷面整洁，思路清晰，能得个及格分，但是可能运行超时。

import java.util.*;/* * public class ListNode { *   int val; *   ListNode next = null; * } */​public class Solution {    /**     *      * @param head ListNode类 the head node     * @return ListNode类     */    public ListNode sortInList (ListNode head) {      if(head==null)           return null;       ListNode oldP=head,oldHead ;       ListNode newHead=head;      while(oldP!=null){          oldHead=oldP;          oldP=oldP.next;      newHead=   insertSeq(newHead,oldHead);        }       return newHead;    }    public ListNode insertSeq(ListNode newHead,ListNode oldHead){        //空        if(newHead==null){            return oldHead;        }        //最前面        if(newHead.val>=oldHead.val){            oldHead.next=newHead;            newHead=oldHead;            return newHead;        }        ListNode newCur=newHead;        //中间位置        while(newCur.val<oldHead.val && newCur.next!=null){           newCur=newCur.next;        }        oldHead.next=newCur.next;        newCur.next=oldHead;         return newHead;            }}