题目描述

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 。

示例 1：

输入：head = [4,2,1,3]
输出：[1,2,3,4]

示例 2：

输入：head = [-1,5,3,4,0]
输出：[-1,0,3,4,5]

示例 3：

输入：head = []
输出：[]

提示：

• 链表中节点的数目在范围 [0, 5 * 104] 内
• -105 <= Node.val <= 105

**进阶：**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？

解答

/**
 * 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) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // 方法一
    ListNode* sortList1(ListNode* head) {
        // 转存数组
        vector<int> temp;
        while(head != nullptr)
        {
            temp.push_back(head->val);
            head = head->next;
        }
        sort(temp.begin(), temp.end());
        ListNode *res = new ListNode(-1);
        ListNode *node = res;
        for(const int & n : temp)
        {
            node->next = new ListNode(n);
            node = node->next;
        }
        return res->next;
    }

    // 方法二：归并排序(递归法)
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        // 两两归并
        // 找到当前链表中点，并从中点断开链表
        // 用快慢指针fast和slow，奇数个节点找到中点，偶数个节点找到中心左边的节点(所以fast先走一步)
        // 找到重点slow后执行slow->next = nullptr,将链表切断
        // 递归分割
        if(head == nullptr || head->next == nullptr)
        {
            return head;
        }
        // 之所以fast要比slow多一步，是因为后面要用slow->next分割
        ListNode *fast = head->next, *slow = head;
        while(fast != nullptr && fast->next != nullptr)
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        // 后一半元素
        ListNode *tmp = slow->next;
        slow->next = nullptr;
        ListNode *left = sortList(head);
        ListNode *right = sortList(tmp);
        ListNode *h = new ListNode(0);
        ListNode *res = h;

        // 归并
        while(left && right)
        {
            if(left->val < right->val)
            {
                h->next = left;
                left = left->next;
            }
            else 
            {
                h->next = right;
                right = right->next;
            }
            h = h->next;
        }

        h->next = left != nullptr ? left : right;
        return res->next;
    }

};