【力扣】[热题HOT100] 148. 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

1.题目

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 。

你可以在 O(n log n) 时间复杂度和常数级空间复杂度下，对链表进行排序吗？

链接：https://leetcode-cn.com/problems/sort-list/

2.思路分析

自顶向下归并排序

• 利用快慢指针找到链表中的中心节点，以中心节点为分界，将链表分为两段
• 然后对分开的两段链表进行排序
• 最后将两个链表合并

3.代码展示

/**
 * 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) {}
 * };
 */
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class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        return sortList(head, nullptr);
    }

    ListNode* sortList(ListNode* head, ListNode* tail)
    {
        if(head == nullptr)
            return head;
        // 将链表分开
        if(head->next == tail)
        {
            head->next = nullptr;
            return head;
        }

        // 快慢指针找出链表的中间位置
        ListNode* fast = head, *slow = head;
        while(fast != tail)
        {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
            if(fast != tail)
            {
                fast = fast->next;
            }
        }

        ListNode* mid = slow;
        return merge(sortList(head, mid), sortList(mid, tail));
    }

    ListNode* merge(ListNode* head1, ListNode* head2)
    {
        // temp将链表合起来
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode* temp = dummyHead;
        ListNode* temp1 = head1, *temp2 = head2;
        while(temp1 != nullptr && temp2 != nullptr)
        {
            // 将小的先入temp->next
            if(temp1->val <= temp2->val)
            {
                temp->next = temp1;
                temp1 = temp1->next;
            }
            else
            {
                temp->next = temp2;
                temp2 = temp2->next;
            }
            temp = temp->next;
        }
        // 如果temp1或者temp2存在的话，连接到temp之后
        if(temp1 != nullptr)
            temp->next = temp1;
        if(temp2 != nullptr)
            temp->next = temp2;
        // 返回连起来的链表
        return dummyHead->next;
    }
};
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