Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.         對一個連結串列進行排序，且時間複雜度要求為 O(n log n) ，空間複雜度為常量。一看到 O(n log n) 的排序，首先應該想到歸併排序和快速排序，但是通常我們使用這兩種排序方法時都是針對陣列的，現在是連結串列了。         歸併排序法：在動手之前一直覺得空間複雜度為常量不太可能，因為原來使用歸併時，都是 O(N)的，需要複製出相等的空間來進行賦值歸併。對於連結串列，實際上是可以實現常數空間佔用的。利用歸併的思想，遞迴地將當前連結串列分為兩段，然後merge，分兩段的方法是使用 fast-slow 法，用兩個指標，一個每次走兩步，一個走一步，知道快的走到了末尾，然後慢的所在位置就是中間位置，這樣就分成了兩段。merge時，把兩段頭部節點值比較，用一個 p 指向較小的，且記錄第一個節點，然後 兩段的頭一步一步向後走，p也一直向後走，總是指向較小節點，直至其中一個頭為NULL，處理剩下的元素。最後返回記錄的頭即可。程式碼如下： [cpp] view plaincopyprint?

1. class Solution {  
2. public:  
3.     ListNode *sortList(ListNode *head) {  
4.         if(!head||!head->next)  
5.             return head;  
6.         return mergeSort(head);  
7.     }  
8.     ListNode * mergeSort(ListNode *head){  
9.         if(!head||!head->next)   //just one element
10.             return head;  
11.         ListNode *p=head, *q=head, *pre=NULL;  
12.         while(q&&q->next!=NULL){  
13.             q=q->next->next;  
14.             pre=p;  
15.             p=p->next;  //divide into two parts
16.         }  
17.         pre->next=NULL;  
18.         ListNode *lhalf=mergeSort(head);  
19.         ListNode *rhalf=mergeSort(p);  //recursive
20.         return merge(lhalf, rhalf);   //merge
21.     }  
22.     ListNode * merge(ListNode *lh, ListNode *rh){  
23.         ListNode *temp=new ListNode(0);  
24.         ListNode *p=temp;  
25.         while(lh&&rh){  
26.             if(lh->val<=rh->val){  
27.                 p->next=lh;  
28.                 lh=lh->next;  
29.             }  
30.             else{  
31.                 p->next=rh;  
32.                 rh=rh->next;  
33.             }  
34.             p=p->next;  
35.         }  
36.         if(!lh)  
37.             p->next=rh;  
38.         else
39.             p->next=lh;  
40.         p=temp->next;  
41.         temp->next=NULL;  
42.         delete temp;  
43.         return p;  
44.     }  
45. };  

            快速排序：使用快排也行，就是每次利用頭節點作為基準，將小於它的交換到連結串列左側，大於它的放在右側，最後把它換到中間某個位置，然後遞迴處理左側和右側。但是相對於歸併來說，它的元素交換次數太多了，可能會超時。