問題描述

Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.

演算法分析

1、要求時間複雜度為 O(n log n)，可以考慮歸併與快排；

2、本文使用歸併，每次將連結串列從中間位置切斷，一分為二；

3、遞迴2過程，直到連結串列長度為1；

4、依次從小到大合併兩個連結串列，最後返回排序好的連結串列。

C++實現

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next
 
;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
    ListNode* mergeList(ListNode* head1, ListNode* head2) {
        shared_ptr<ListNode> newHead(new ListNode(0));
        ListNode* p = newHead.get();
        while (head1 && head2) {
            if (head1->val <= head2->val) {
                p->next
 
 = head1;
                head1 = head1->next;
            }
            else {
                p->next = head2;
                head2 = head2->next;
            }
            p = p->next;
        }
        p->next = !head1 ? head2 : head1;
        return newHead->next;
    }
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        if
 
 (!head || !head->next)
            return head;

        //devide into two lists
        ListNode* slow = head,
            *fast = head->next;
        while (fast && fast->next) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        fast = slow->next;
        slow->next = nullptr;

        return mergeList(sortList(head), sortList(fast));
    }
};

時間複雜度為O(n*log(n))，空間複雜度為O(1)。