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演算法題:合併兩個有序的連結串列

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             題目:已知有兩個有序的單鏈表,其頭指標分別為head1和head2,實現將這兩個連結串列合併的函式:

          Node* ListMerge(Node *head1,Node *head2)

       這個演算法很像我們排序演算法中的歸併排序,只能說“很像”,因為思想是一樣的,但是這個與歸併排序還是有區別的,區別如下:

       1.歸併排序是針對有序陣列,而這裡是有序連結串列;

       2.歸併排序排序的時間複雜度為o(nlogn),而這裡的時間複雜度最壞情況下為O(m+n),最好的情況下為O(min{m,n})。

       3.歸併排序需要重新申請空間,而這裡無需再重新申請空間,只需改變連結串列結點的指標指向。

       而這裡演算法的思想跟歸併排序是一樣的,都是對兩個待歸併的線性表分別設定1個指標,比較這兩個當前指標的大小,將小的結點加入到合併後的線性表中,並向後移動當前指標。若兩個線性表中,至少有一個表掃描完,走將對應的另一個表之間整體新增到合併後的線性表中。在這裡:連結串列和陣列的區別在於,連結串列只需要改變當前合併序列尾指標的位置,而陣列則要將剩下的值依次複製到歸併表的尾部

演算法的遞迴實現如下:

Node *ListMerge1(Node *head1,Node *head2)//採用遞迴的方法實現
{
	if(head1==NULL)
		return head2;
	if(head2==NULL)
		return head1;
	Node *head=NULL;
	if(head1->value < head2->value)
	{
		head=head1;
		head->next=ListMerge1(head1->next,head2);
	}
	else
	{
		head=head2;
		head->next=ListMerge1(head1,head2->next);
	}
	return head;
}

 演算法的非遞迴實現如下:

Node *ListMerge(Node *head1,Node *head2)
{
	if(!head1) return head2;
	if(!head2) return head1;
	Node *head=NULL;//合併後的頭指標
	Node *p1=head1;//p1用於掃描連結串列1
	Node *p2=head2;//p2用於掃描連結串列2
	if(head1->value<head2->value)
	{
		head=head1;
		p1=head1->next;
	}
	else
	{
		head=head2;
		p2=head2->next;
	}
	Node *p=head;//p永遠指向最新合併的結點
	while(p1 && p2)//如果迴圈停止,則p1或p2至少有一個為NULL
	{
		if(p1->value<p2->value)
		{
			p->next=p1;
			p1=p1->next;
		}
		else
		{
			p->next=p2;
			p2=p2->next;
		}
		p=p->next;
	}
	if(p1)//如果鏈1還沒走完
	{
		p->next=p1;
	}
	else if(p2)//如果鏈2還沒走完
	{
		p->next=p2;
	}
	return head;
}

整個測試程式碼如下:

#include<iostream>
using namespace std;
struct Node
{
	int value;
	Node* next;
	Node(int v):value(v){}
};
/*建立一個連結串列,1->2->3->4->5->6->7*/
Node* CreateList1()//建立一個有序的單鏈表1
{
   Node *head;
   Node *n1=new Node(1);
   Node *n3=new Node(3);
   Node *n5=new Node(5);
   Node *n7=new Node(7);
   Node *n9=new Node(9);
   head=n1;
   n1->next=n3;
   n3->next=n5;
   n5->next=n7;
   n7->next=n9;
   n9->next=NULL;
   return head;
}
Node* CreateList2()//建立一個有序的單鏈表2
{
   Node *head;
   Node *n2=new Node(2);
   Node *n4=new Node(4);
   Node *n6=new Node(6);
   Node *n8=new Node(8);
   head=n2;
   n2->next=n4;
   n4->next=n6;
   n6->next=n8;
   n8->next=NULL;
   return head;
}
void FreeList(Node *head)//將連結串列空間釋放
{
	if(head==NULL)
	{
		return ;
	}
	else
	{
		Node *temp=head->next;
		delete head;
		head=temp;
		FreeList(head);
	}
}

void VisitList(Node *head)//遍歷連結串列中的元素,用遞迴的方法遍歷
{
	if(head)
	{
		cout<<head->value<<"->";
		VisitList(head->next);
	}
	else
	{
		cout<<"null"<<endl;
	}
}
Node *ListMerge(Node *head1,Node *head2)
{
	if(!head1) return head2;
	if(!head2) return head1;
	Node *head=NULL;//合併後的頭指標
	Node *p1=head1;//p1用於掃描連結串列1
	Node *p2=head2;//p2用於掃描連結串列2
	if(head1->value<head2->value)
	{
		head=head1;
		p1=head1->next;
	}
	else
	{
		head=head2;
		p2=head2->next;
	}
	Node *p=head;//p永遠指向最新合併的結點
	while(p1 && p2)//如果迴圈停止,則p1或p2至少有一個為NULL
	{
		if(p1->value<p2->value)
		{
			p->next=p1;
			p1=p1->next;
		}
		else
		{
			p->next=p2;
			p2=p2->next;
		}
		p=p->next;
	}
	if(p1)//如果鏈1還沒走完
	{
		p->next=p1;
	}
	else if(p2)//如果鏈2還沒走完
	{
		p->next=p2;
	}
	return head;
}

Node *ListMerge1(Node *head1,Node *head2)//採用遞迴的方法實現
{
	if(head1==NULL)
		return head2;
	if(head2==NULL)
		return head1;
	Node *head=NULL;
	if(head1->value < head2->value)
	{
		head=head1;
		head->next=ListMerge1(head1->next,head2);
	}
	else
	{
		head=head2;
		head->next=ListMerge1(head1,head2->next);
	}
	return head;
}
int main()
{
	Node *head1=CreateList1();
	Node *head2=CreateList2();
	cout<<"歸併前"<<endl;
	cout<<"連結串列1:";
	VisitList(head1);
	cout<<"連結串列2:";
	VisitList(head2);
	cout<<"合併後的連結串列:";
	//Node *head=ListMerge(head1,head2);
	Node *head=ListMerge1(head1,head2);
	VisitList(head);
	FreeList(head);
	return 0;
}

測試結果如下:


參考資料-------------《劍指offer》