C中链表的插入排序？

Posted 2023-02-14

【中文标题】C中链表的插入排序？

【英文标题】：Insertion sort on linked list in C?

【发布时间】：2013-04-04 07:30:12

【问题描述】：

我尝试搜索与我类似的问题，但没有找到太多帮助。

我有一个此类结构的链接列表：

struct PCB 
    struct PCB *next;
    int reg1, reg2;
;

我首先创建了 10 个以这种方式链接在一起的 PCB 结构：

for(i=20;i<=30;i++) 
        curr = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));
        curr->reg1 = i;
        curr->next  = head;
        head = curr;
    

然后我需要再创建 20 个 PCB 结构，但它们的 reg1 值需要使用 rand() 生成。我目前正在这样做：

for (j = 0;j<20;j++) 
        curr = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));
        curr->reg1 = rand()%100;
        curr->next  = head;
        head = curr;
    

但是，当将这些 PCB 结构插入到带有随机 reg1 值的链表中时，我需要将它们按顺序插入到链表中（插入排序）。仅在单链接链表中解决此问题的最佳方法是什么？谢谢

编辑： 我现在正在跟踪第一个创建的结构，以便能够从头开始循环遍历链表：

// create root struct to keep track of beginning of linked list
root = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));
root->next = 0;  
root->reg1 = 20;

head = NULL;

// create first 10 structs with reg1 ranging from 20 to 30
for(i=21;i<=30;i++) 
    curr = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));
    // link root to current struct if not yet linked
    if(root->next == 0)
        root->next = curr;
    
    curr->reg1 = i;
    curr->next  = head;
    head = curr;

然后，当我创建另外 10 个需要插入排序的 PCB 结构时：

// create 20 more structs with random number as reg1 value
    for (j = 0;j<20;j++) 
        curr = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));
        curr->reg1 = rand()%100;
        // get root for looping through whole linked list
        curr_two = root;
        while(curr_two) 
            original_next = curr_two->next;
            // check values against curr->reg1 to know where to insert
            if(curr_two->next->reg1 >= curr->reg1) 
                // make curr's 'next' value curr_two's original 'next' value
                curr->next = curr_two->next;
                // change current item's 'next' value to curr
                curr_two->next = curr;
            
            else if(!curr_two->next) 
                curr->next = NULL;
                curr_two->next = curr;
            
            // move to next struct in linked list
            curr_two = original_next;
        
        head = curr;
    

但这立即使我的程序崩溃。

【参考方案1】：

“最佳”方法可能是为插入实现一个新功能。此函数将遍历列表，直到找到next 节点值小于或等于您要插入的节点的节点，然后将新节点放在next 节点之前。

---

这个功能怎么样：

void insert(struct PCB **head, const int reg1, const int reg2)

    struct PCB *node = malloc(sizeof(struct PCB));
    node->reg1 = reg1;
    node->reg2 = reg2;
    node->next = NULL;

    if (*head == NULL)
    
        /* Special case, list is empty */
        *head = node;
    
    else if (reg1 < (*head)->reg1)
    
        /* Special case, new node is less than the current head */
        node->next = *head;
        *head = node;
    
    else
    
        struct PCB *current = *head;

        /* Find the insertion point */
        while (current->next != NULL && reg1 < current->next->reg1)
            current = current->next;

        /* Insert after `current` */
        node->next = current->next;
        current->next = node;
    

你可以这样称呼它：

insert(&root, rand() % 100, 0);

【讨论】：

但是我不需要双链接才能在我要插入的位置之前和之后获取节点吗？

不需要。在查看一个节点时，还要查看下一个节点。因此，对于每次迭代，您都持有两个引用：一个用于您正在查看的当前引用，另一个用于链接中的下一个引用。然后将这两个与您要插入的节点进行比较。

当 node->next == 0 或 node->next->key > key 时插入节点后

真的有人这样写代码吗？您不需要所有这些额外的情况......只需保留一个指向要插入的链接而不是节点的指针；最初是 &head，然后是 &node->next 在每次迭代之后。

对于那些想知道的人，是的，我的编程很冗长。当我认为其他人阅读和理解不会令人费解或更难时，我会进行概括。我相信编译器会做出比以往任何时候都更优化的代码，所以我更喜欢编写简单易读的小块，让编译器做它想做的任何转换。不，有时它不是最佳的，但至少我不需要花 15 分钟（或更多）来理解我的代码一年。

【参考方案2】：

这是@Joachim 的简化版：

void insert(struct PCB **head, const int reg1, const int reg2)

    struct PCB *new ;
        /* Find the insertion point */
    for (       ;*head; head = & (*head)->next)
    
        if ((*head)->reg1 > reg1) break;
    

    new = malloc(sizeof *new );
    new->reg1 = reg1;
    new->reg2 = reg2;
    new->next = *head;
   *head = new;

这个想法很简单：不需要任何特殊情况，无论如何： 需要更改一个指针，这可能是根指针、尾指针或 LL 中间的某个指针。在任何/每种情况下：

新节点实际上窃取这个指针： 它使它指向它自己 它采用前一个值作为后继值（将其分配给它的->next 指针。

【讨论】：

但是嘿，我只复制了@Joachim 的评论！