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。

示例 1:

输入: 4->2->1->3
输出: 1->2->3->4
示例 2:

输入: -1->5->3->4->0
输出: -1->0->3->4->5

解答一:归并排序(递归法)
题目要求时间空间复杂度分别为O(nlogn)O(nlogn)和O(1)O(1),根据时间复杂度我们自然想到二分法,从而联想到归并排序;

对数组做归并排序的空间复杂度为 O(n)O(n),分别由新开辟数组O(n)O(n)和递归函数调用O(logn)O(logn)组成,而根据链表特性:

数组额外空间:链表可以通过修改引用来更改节点顺序,无需像数组一样开辟额外空间;
递归额外空间:递归调用函数将带来O(logn)O(logn)的空间复杂度,因此若希望达到O(1)O(1)空间复杂度,则不能使用递归。

通过递归实现链表归并排序,有以下两个环节:

分割 cut 环节: 找到当前链表中点,并从中点将链表断开(以便在下次递归 cut 时,链表片段拥有正确边界);
我们使用 fast,slow 快慢双指针法,奇数个节点找到中点,偶数个节点找到中心左边的节点。
找到中点 slow 后,执行 slow.next = None 将链表切断。
递归分割时,输入当前链表左端点 head 和中心节点 slow 的下一个节点 tmp(因为链表是从 slow 切断的)。
cut 递归终止条件: 当head.next == None时,说明只有一个节点了,直接返回此节点。
合并 merge 环节: 将两个排序链表合并,转化为一个排序链表。
双指针法合并,建立辅助ListNode h 作为头部。
设置两指针 left, right 分别指向两链表头部,比较两指针处节点值大小,由小到大加入合并链表头部,指针交替前进,直至添加完两个链表。
返回辅助ListNode h 作为头部的下个节点 h.next。
时间复杂度 O(l + r),l, r 分别代表两个链表长度。
当题目输入的 head == None 时,直接返回None。

分割与归并过程在一个方法中完成

class Solution {
public ListNode sortList(ListNode head) {
if (head == null || head.next == null)
return head;
ListNode fast = head.next, slow = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
ListNode tmp = slow.next;
slow.next = null;
ListNode left = sortList(head);
ListNode right = sortList(tmp);
ListNode h = new ListNode(0);
ListNode res = h;
while (left != null && right != null) {
if (left.val < right.val) {
h.next = left;
left = left.next;
} else {
h.next = right;
right = right.next;
}
h = h.next;
}
h.next = left != null ? left : right;
return res.next;
}
}

我的:

class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) { val = x; }
} public class Solution148 {
public ListNode sortList(ListNode head) {
if (head == null || head.next == null) {
return head;
}
ListNode slow = head, fast = head.next;
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
ListNode temp = slow.next;
slow.next = null;
ListNode left = sortList(head);
ListNode right = sortList(temp);
ListNode res = new ListNode(0);
ListNode cur = res;
while (left != null && right != null) {
if (left.val < right.val) {
cur.next = left;
left = left.next;
} else {
cur.next = right;
right = right.next;
}
cur = cur.next;
}
cur.next = left == null ? right : left;
return res.next; }
}

https://leetcode-cn.com/problems/sort-list/solution/sort-list-gui-bing-pai-xu-lian-biao-by-jyd/

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