Leetcode 148. Sort List

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Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.

符合O（n log n）复杂度的算法有快速排序、桶排序、归并排序。其中快速排序需要交换元素不适用于列表；桶排序的空间复杂度为O（n）；由于列表的特性，归并排序满足时间、空间复杂度。
唯一的难点就在于如何将列表二分。这里用到了快慢指针的方法：slow指针每次前进一步，fast指针前进两步，这样当fast停止时slow指向了后一半的首个节点。
代码如下：

class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        if (!head || !head->next) return head;
        ListNode *slow = head, *fast = head, *pre = head;
        while (fast && fast->next){
            pre = slow;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        pre->next = nullptr;
        return merge(sortList(head), sortList(slow));
    }

    ListNode *merge(ListNode *l1, ListNode *l2){
        ListNode *dummy = new ListNode(-1);
        ListNode *cur = dummy;

        while (l1&&l2){
            if (l1->val < l2->val){
                cur->next = l1;
                l1 = l1->next;
            }
            else{
                cur->next = l2;
                l2 = l2->next;
            }
            cur = cur->next;
        }
        if (l1) cur->next = l1;
        if (l2) cur->next = l2;
        return dummy->next;
    }
};