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单链表的快速排序(原创)

丹阳 算法&结构, 算法的力量 , 去评论

单链表的快速排序和数组的快速排序在基本细想上是一致的,以从小到大来排序单链表为例,

都是选择一个支点,然后把小于支点的元素放到左边,把大于支点的元素放到右边,然后分治递归。

但是,由于单链表不能像数组那样随机存取,和数组的快排序相比,还是有一些需要注意的细节:

1. 支点的选取,由于不能随机访问第K个元素,因此每次选择支点时可以取待排序那部分链表的头指针。

2. 遍历链表方式,由于不能从单链表的末尾向前遍历,因此使用两个指针分别向前向后遍历的策略失效,

事实上,可以可以采用一趟遍历的方式将较小的元素放到单链表的左边。具体方法为:

1)定义两个指针pslow, pfast,其中pslow指单链表头结点,pfast指向单链表头结点的下一个结点;

2)使用pfast遍历单链表,每遇到一个比支点小的元素,就和pslow进行数据交换,然后令pslow=pslow->next。

3. 交换数据方式,直接交换链表数据指针指向的部分,不必交换链表节点本身。

基于上述思想的单链表快排序实现如下:


#include 
#include 
using namespace std;
//单链表节点

struct SList
{
    int data;
    struct SList* next;
};

void bulid_slist(SList** phead, int n)
{
    SList* ptr = NULL;
    for(int i = 0; i < n; ++i)
    {
        SList* temp = new SList;
        temp->data = rand() % n;
        temp->next = NULL;
        if(ptr == NULL)
        {
            *phead = temp;
            ptr = temp;
        }
        else
        {
            ptr->next = temp;
            ptr = ptr->next;
        }
    }
}

SList* get_last_slist(SList* phead)
{
    SList* ptr = phead;
    while(ptr->next)
    {
        ptr = ptr->next;
    }
    return ptr;
}

void print_slist(SList* phead)
{
    SList* ptr = phead;
    while(ptr)
    {
        printf("%d ", ptr->data);
        ptr = ptr->next;
    }
    printf("\n");
}

void sort_slist(SList* phead, SList* pend)
{
    if(phead == NULL || pend == NULL) return;
    if(phead == pend) return;
    SList* pslow = phead;
    SList* pfast = phead->next;
    SList* ptemp = phead;
    while(pfast && pfast != pend->next)
    {
        if(pfast->data <= phead->data) //phead作为支点

        {
            ptemp = pslow;
            pslow = pslow->next;
            swap(pslow->data, pfast->data);
        }
        pfast = pfast->next;
    }
    swap(phead->data, pslow->data);

    sort_slist(phead, ptemp);//ptemp为左右两部分分割点的前一个节点
    sort_slist(pslow->next, pend);

}

void destroy_slist(SList* phead)
{
    SList* ptr = phead;
    while(ptr)
    {
        SList* temp = ptr;
        ptr = ptr->next;
        delete temp;
    }
}

int main(int argc, char** argv)
{
    srand(time(NULL));
    printf("sort single list\n");
    SList* phead = NULL;
    bulid_slist(&phead, 100);
    print_slist(phead);
    SList* plast = get_last_slist(phead);
    printf("head:%d, last:%d\n", phead->data, plast->data);
    sort_slist(phead, plast);
    print_slist(phead);
    destroy_slist(phead);
    system("pause");
    return 0;
}
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