本篇主要介绍在单链表进行分割，单链表进行分隔并使用快速排序、归并排序、集合排序、迭代、递归等方法的总结，愿各位大佬喜欢~~

86. 分隔链表 - 力扣（LeetCode）

148. 排序链表 - 力扣（LeetCode）

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目录

一、分隔链表

二、排序链表

2.1先介绍一个最容易最简单的方法

2.2普通归并排序（自顶向下）

2.3借鉴大佬的归并排序（自底向上也是最难的，空间复杂度o(1)）

2.4面试官让你用快排实现，不会做也得会

2.5快排2：

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一、分隔链表

86. 分隔链表 - 力扣（LeetCode）

给你一个链表的头节点 head 和一个特定值 x ，请你对链表进行分隔，使得所有 小于 x 的节点都出现在 大于或等于 x 的节点之前。

在分隔链表时，先考虑如何去分隔链表，怎么保证节点的next不形成环。

方法一：也是笨方法，找到第一个>x的值将小的值都逐个进行头插，随后将next指向第一个>x的值

class Solution {
    public ListNode partition(ListNode head, int x) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode mark = new ListNode(0, head);
        ListNode cur1 = mark;
        while (cur1.next != null && cur1.next.val < x) {
            cur1 = cur1.next;
        }
        ListNode firstMaxOrNull = cur1.next;
        ListNode cur2 = cur1;
        while (cur2 != null && cur2.next != null) {
            if (cur2.next.val >= x) {
                cur2 = cur2.next; 
            } else {
                cur1.next = cur2.next;
                cur2.next = cur2.next.next;
                cur1 = cur1.next;
                cur1.next = null;
            }
        }
        cur1.next = firstMaxOrNull;
        return mark.next;
    }
}

方法二：创建俩个链表进行分别插入，最后合并俩个链表

public ListNode partition(ListNode head, int x) {
        ListNode minLink = new ListNode(0);//记录小值链表的头
        ListNode minP = minLink;//对小表操作用的指针

        ListNode maxLink = new ListNode(0);//记录大值链表的头
        ListNode maxP = maxLink;//同理

        while(head!=null){
            if(head.val < x){//找到小的值
                minP.next = head;//放入minLink中，操作指针后移一位
                minP = head;
            }else{
                maxP.next = head;//放入maxLink中，操作指针后移一位
                maxP = head;
            }
            head = head.next;
        }
        //遍历完成后记得后一段链表的最后节点指向null;
        maxP.next = null;
        //两段拼接
        minP.next = maxLink.next;

        return minLink.next;
    }

二、排序链表

148. 排序链表 - 力扣（LeetCode）

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 。

上一道题并没有让合并之后还要进行排序，本题不仅要分隔之后还要进行排序，此时可以想到很多种方法，比如堆排序，快速排序，归并排序等等。看似简单，却是很多大厂的面试题。

2.1先介绍一个最容易最简单的方法

都存到集合中，排序后再进行赋值，如果写出这样，面试可能要回家喽！！！

class Solution {
    //思路，先把链表存到数组，排序后重新更新链表
    public ListNode sortList(ListNode head) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
        ListNode p = head;
        while(p != null){
            list.add(p.val);
            p = p.next;
        }
        Collections.sort(list);
        p = head;
        for(int i = 0;i<list.size();i++){
            p.val = list.get(i);
            p = p.next;
        }
        return head;
    }
}

2.2普通归并排序（自顶向下）

使用快慢指针进行找到中间节点，然后进行归并排序

public ListNode sortList(ListNode head){
   return mergeSort(head);
}

// 找到一个链表的中点
    public ListNode findMid(ListNode head) {
        if (head == null) return head;

        ListNode fast = head.next;  // 快指针 每次走2步
        ListNode slow = head;       // 慢指针 每次走1步
        while (fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }

public ListNode mergeSort(ListNode head) {
        // 当head.next==null时 说明当前链表只有一个元素 无序再排序
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        // 找到中间节点
        ListNode mid = findMid(head);
        // 存储中间节点的下一个结点
        ListNode next = mid.next;
        // 从中间结点断开 分别对两边进行mergeSort
        mid.next = null;
        // 返回排序后的头节点
        ListNode left = mergeSort(head);
        ListNode right = mergeSort(next);

        // 返回合并之后的头节点
        return merge(left, right);
    }

    public ListNode merge(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        ListNode curr = dummy;
        while (l1 != null && l2 != null) {
            if (l1.val < l2.val) {
                curr.next = l1;
                l1 = l1.next;
            } else {
                curr.next = l2;
                l2 = l2.next;
            }
            curr = curr.next;
        }

        if (l1 != null) {
            curr.next = l1;
        }

        if (l2 != null) {
            curr.next = l2;
        }
        return dummy.next;
    }

2.3借鉴大佬的归并排序（自底向上也是最难的，空间复杂度o(1)）

class Solution {
    public ListNode sortList(ListNode head) {
        ListNode dummy = new ListNode(-1, head);
        // 获取链表的长度
        int len = 0;
        ListNode curr = head;
        while (curr!=null) {
            len++;
            curr = curr.next;
        }

        // 循环遍历
        // 外层遍历step 内层处理每step个元素进行一次merge
        for (int step=1; step<len; step*=2) {
            ListNode tail = dummy;
            curr = dummy.next;
            while (curr!=null) {
                ListNode left = curr;
                ListNode right = cut(left, step);
                curr = cut(right, step);
                tail.next = merge(left, right);
                while (tail.next!=null) {
                    tail = tail.next;
                }
            }
        }
    return dummy.next;
    }

    // 将链表从from开始切掉前step个元素，返回后一个元素
    public ListNode cut(ListNode from, int step) {
        step--;
        while (from!=null && step>0) {
            from = from.next;
            step--;
        }
        if (from==null) {
            return null;
        } else {
            ListNode next = from.next;
            from.next = null;
            return next;
        }
    }

    // 将两个有序链表合并成一个，返回合并后的头节点
    public ListNode merge(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummy = new ListNode();
        ListNode curr = dummy;
        while (l1!=null && l2!=null) {
            if (l1.val<l2.val) {
                curr.next = l1;
                l1 = l1.next;
            } else {
                curr.next = l2;
                l2 = l2.next;
            }
            curr = curr.next;
        }
        if (l1!=null) {
            curr.next = l1;
        }
        if (l2!=null) {
            curr.next = l2;
        }
        return dummy.next;
    }
}

2.4面试官让你用快排实现，不会做也得会

public ListNode sortList3(ListNode head) {
        return quickSortLinkedList(head)[0];
    }

    public ListNode[] quickSortLinkedList(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) return new ListNode[]{head,head};
        //pivot为head，定义跟踪分割左右两个链表的头尾指针
        ListNode p = head.next,headSmall= new ListNode(),
                headBig = new ListNode(),tailSmall = headSmall, tailBig = headBig;

        //partition操作，以pivot为枢纽分割为两个链表
        while(p != null){
            if(p.val < head.val){
                tailSmall.next = p;
                tailSmall = tailSmall.next;
            }else{
                tailBig.next = p;
                tailBig = tailBig.next;
            }
            p = p.next;
        }

        //断开<pivot的排序链表、pivot、>=pivot的排序链表，链表变为三个部分
        head.next = null;
        tailSmall.next = null;
        tailBig.next = null;

        //递归partition
        ListNode[] left = quickSortLinkedList(headSmall.next);
        ListNode[] right = quickSortLinkedList(headBig.next);


        //如果有<pivot的排序链表、连接pivot
        if(left[1] != null) {
            left[1].next = head;
        }
        //连接pivot、>=pivot的排序链表
        head.next = right[0];

        //确定排序后的头节点和尾节点
        ListNode newHead,newTail;
        if(left[0] != null) newHead = left[0];
        else newHead = head;
        if(right[1] != null) newTail = right[1];
        else newTail = head;

        //返回当前层递归排序好的链表头节点和尾节点
        return new ListNode[]{newHead,newTail};
    }

2.5快排2：

用6个指针，分别指向小于部分的头h1和尾t1、等于部分的头h2和尾t2、大于部分的头h3和尾t3。

class Solution {
    public ListNode sortList(ListNode head) {
        return quickSort(head);
    }

    public ListNode quickSort(ListNode head) {
        if (head==null || head.next==null) {
            return head;
        }
        ListNode h1 = new ListNode();
        ListNode h2 = new ListNode();
        ListNode h3 = new ListNode();
        ListNode t1 = h1;
        ListNode t2 = h2;
        ListNode t3 = h3;
        ListNode curr = head;
        int pivot = getMid(head).val;  // 用中间节点的原因是，如果每次用最左边的结点，对于纯递增和纯递减的case就退化为O(n)

        while (curr!=null) {
            ListNode next = curr.next;
            if (curr.val < pivot) {
                curr.next = null;
                t1.next = curr;
                t1 = t1.next;
            } else if (curr.val == pivot) {
                curr.next = null;
                t2.next = curr;
                t2 = t2.next;
            } else {
                curr.next = null;
                t3.next = curr;
                t3 = t3.next;
            }
            curr = next;
        }

        // < 的链表和 > 的链表分别快排
        h1 = quickSort(h1.next);
        h3 = quickSort(h3.next);

        // h1链表不一定有元素 h2链表一定有元素 先把h2、h3连起来
        h2 = h2.next;
        t2.next = h3;
        // 如果h1链表为空 直接返回h2即可
        // 否则找到h1链表的结尾，连上h2的头
        if (h1==null) {
            return h2;
        } else {
            t1 = h1;
            // 找到t1链表的结尾
            while (t1.next!=null) {
                t1 = t1.next;
            }
            t1.next = h2;
            return h1;
        }
    }

    public ListNode getMid(ListNode head) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while (fast!=null && fast.next!=null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }

}