单链表的快速排序

单链表的特点是:单向。设头结点位head,则最后一个节点的next指向NULL。如果只知道头结点head,请问怎么将该链表排序?
设结点结构为:

struct Node{
            int key;
            Node* next;
        };

那么一般人见到这种题目,立马就会想到指针交换。是的,大家被指针交换的题目做多了,形成思维定势了。对于这道题,我们完全可以利用值交换来达到排序的目的。

很多人得第一想法就是选择排序,这个木有问题,不过它的复杂度为O(n^2);有木有更好一点的方法呢?归并,不错,归并确实能将复杂度降到O(nlogn)不过,它是是链表交换的形式,我们这里提到的是要用值交换的形式。还有别的方法吗?对了,快排!

你可能回诧异,怎么会是快排?快排不是需要一个指针指向头,一个指针指向尾,然后两个指针相向运动并按一定规律交换值,最后找到一个支点使得支点左边小于支点,支点右边大于支点吗(这句话很长,累死俺了)?是滴,木有错,不过问题出来了。如果是这样的话,对于单链表我们没有前驱指针,怎么能使得后面的那个指针往前移动呢?所以这种快排思路行不通滴,如果我们能使两个指针都往next方向移动并且能找到支点那就好了。怎么做呢?

算法:

1. 支点的选取,由于不能随机访问第K个元素,因此每次选择支点时可以取待排序那部分链表的头指针。

2. 遍历链表方式,由于不能从单链表的末尾逆向遍历,因此使用两个指针分别向前遍历的策略,事实上,可以可以采用一趟遍历的方式将不大于支点的元素放到单链表的左边,把不小于支点的元素都放到单链表的右边。具体方法为:

    1)定义两个指针p, q,其中p指单链表头结点,q指向单链表头结点的下一个结点;

    2)使用q遍历单链表,每遇到一个比支点小的元素,就{令p=p->next,然后q和p进行数据交换}。

3. 交换方式,只需节点的值交换,而不是交换指针。

如下图所示:

既然两个指针都是从前往后遍历,那么链表值进行交换就简单了。找到支点后,支点左边和支点右边进行子问题递归,就回到快排原来的思路上去了。
代码如下:

struct Node 
{
    int key;
    Node* next;
    Node(int nKey, Node* pNext)
        : key(nKey)
        , next(pNext)
    {}
};


Node* GetPartion(Node* pBegin, Node* pEnd)
{
    int key = pBegin->key;
    Node* p = pBegin;
    Node* q = p->next;

    while(q != pEnd)
    {
        if(q->key<key)
        {
            p = p->next;
            swap(p->key,q->key);
        }

        q = q->next;
    }
    swap(p->key,pBegin->key);
    return p;
}

void QuickSort(Node* pBeign, Node* pEnd)
{
    if(pBeign != pEnd)
    {
        Node* partion = GetPartion(pBeign,pEnd);
        QuickSort(pBeign,partion);
        QuickSort(partion->next,pEnd);
    }
}

使用时只需调用QuickSort(pHead,NULL)即可!

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转载自blog.csdn.net/m0_37947204/article/details/80591717