单链表排序

清疚 2022-08-09 14:57 115阅读 0赞

单链表排序是单链表的常见编程任务之一，也是面试中经常出现的题目。单链表排序的关键是[交换][Link 1]算法，需要额外考虑。选择排序是比较直观的排序算法之一，这里就使用选择排序实现单链表的排序。

如果需要对[选择排序][Link 2]复习一下，传送门：[算法导论：选择排序的原理与实现][Link 3]。

第一种方法：

LinkList SelectSort2(LinkList L)
    {
        LinkList p,q,small;
        int temp;
    
        for(p = L->next; p->next != NULL; p = p->next)
        {
            small = p;
            for(q = p->next; q; q = q->next)
            {
                if(q->data < small->data)
                {
                    small = q;
                }
            }
            printf("循环后，获得最小值为:%d, 此时链表为:", small->data);
            if(small != p) //这个判断经常会写漏，这样本身是最小值时，会做一次无用操作
            {
                temp = p->data;
                p->data = small->data;
                small->data = temp;
            }
            ListTraverse(L);
        }
        printf("输出排序后的数字:\n");
        return L;
    }

第二种方法：

LinkList SelectSort(LinkList L)
    {
        LinkList first;     /*排列后有序链的表头指针*/
        LinkList tail;      /*排列后有序链的表尾指针*/
        LinkList p_min;     /*保留键值更小的节点的前驱节点的指针*/
        LinkList min;       /*存储最小节点*/
        LinkList p;         /*当前比较的节点*/
    
        first = NULL;
        while (L != NULL) /*在链表中找键值最小的节点。*/
        {
            /*注意：这里for语句就是体现选择排序思想的地方*/
            for (p=L,min=L; p->next!=NULL; p=p->next) /*循环遍历链表中的节点，找出此时最小的节点。*/
            {
                if (p->next->data < min->data) /*找到一个比当前min小的节点。*/
                {
                    p_min = p; /*保存找到节点的前驱节点：显然p->next的前驱节点是p。*/
                    min = p->next; /*保存键值更小的节点。*/
                }
            }
    
            /*上面for语句结束后，就要做两件事；
                一是把它放入有序链表中；
                二是根据相应的条件判断，安排它离开原来的链表。*/
    
            /*第一件事*/
            if (first == NULL) /*如果有序链表目前还是一个空链表*/
            {
                first = min; /*第一次找到键值最小的节点。*/
                tail = min; /*注意：尾指针让它指向最后的一个节点。*/
            }
            else /*有序链表中已经有节点*/
            {
                tail->next = min; /*把刚找到的最小节点放到最后，即让尾指针的next指向它。*/
                tail = min; /*尾指针也要指向它。*/
            }
            /*第二件事*/
            if (min == L) /*如果找到的最小节点就是第一个节点*/
            {
                //printf("表头%d已经是最小，当前结点后移。\n", min->data);
                L = L->next; /*显然让head指向原head->next,即第二个节点，就OK*/
            }
            else /*如果不是第一个节点*/
            {
                p_min->next = min->next; /*前次最小节点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表。*/
            }
        }
        if (first != NULL) /*循环结束得到有序链表first*/
        {
            tail->next = NULL; /*单向链表的最后一个节点的next应该指向NULL*/
        }
        L = first;
        return L;
    }

完整的可执行程序：

#include "stdio.h"
    
    #define OK 1
    #define ERROR 0
    #define TRUE 1
    #define FALSE 0
    
    typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
    typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
    
    typedef struct Node
    {
        ElemType data;
        struct Node *next;
    } Node;
    typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */
    
    Status visit(ElemType c)
    {
        printf("->%d",c);
        return OK;
    }
    
    /* 初始化顺序线性表 */
    Status InitList(LinkList *L)
    {
        *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
        if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
            return ERROR;
        (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */
    
        return OK;
    }
    
    /* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
    int ListLength(LinkList L)
    {
        int i=0;
        LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
        while(p)
        {
            i++;
            p=p->next;
        }
        return i;
    }
    
    /* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
    /* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
    Status ListTraverse(LinkList L)
    {
        LinkList p=L->next;
        while(p)
        {
            visit(p->data);
            p=p->next;
        }
        printf("\n");
        return OK;
    }
    
    /*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
    void CreateListTail(LinkList *L, int n)
    {
        LinkList p,r;
        int i;
        srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
        *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
        r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */
        for (i=0; i < n; i++)
        {
            p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
            p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */
            r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
            r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
        }
        r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
    }
    
    LinkList SelectSort2(LinkList L)
    {
        LinkList p,q,small;
        int temp;
    
        for(p = L->next; p->next != NULL; p = p->next)
        {
            small = p;
            for(q = p->next; q; q = q->next)
            {
                if(q->data < small->data)
                {
                    small = q;
                }
            }
            printf("循环后，获得最小值为:%d, 此时链表为:", small->data);
            if(small != p)
            {
                temp = p->data;
                p->data = small->data;
                small->data = temp;
            }
            ListTraverse(L);
        }
        printf("输出排序后的数字:\n");
        return L;
    }
    
    LinkList SelectSort(LinkList L)
    {
        LinkList first;     /*排列后有序链的表头指针*/
        LinkList tail;      /*排列后有序链的表尾指针*/
        LinkList p_min;     /*保留键值更小的节点的前驱节点的指针*/
        LinkList min;       /*存储最小节点*/
        LinkList p;         /*当前比较的节点*/
    
        first = NULL;
        while (L != NULL) /*在链表中找键值最小的节点。*/
        {
            /*注意：这里for语句就是体现选择排序思想的地方*/
            for (p=L,min=L; p->next!=NULL; p=p->next) /*循环遍历链表中的节点，找出此时最小的节点。*/
            {
                if (p->next->data < min->data) /*找到一个比当前min小的节点。*/
                {
                    p_min = p; /*保存找到节点的前驱节点：显然p->next的前驱节点是p。*/
                    min = p->next; /*保存键值更小的节点。*/
                }
            }
    
            /*上面for语句结束后，就要做两件事；
                一是把它放入有序链表中；
                二是根据相应的条件判断，安排它离开原来的链表。*/
    
            /*第一件事*/
            if (first == NULL) /*如果有序链表目前还是一个空链表*/
            {
                first = min; /*第一次找到键值最小的节点。*/
                tail = min; /*注意：尾指针让它指向最后的一个节点。*/
            }
            else /*有序链表中已经有节点*/
            {
                tail->next = min; /*把刚找到的最小节点放到最后，即让尾指针的next指向它。*/
                tail = min; /*尾指针也要指向它。*/
            }
            /*第二件事*/
            if (min == L) /*如果找到的最小节点就是第一个节点*/
            {
                //printf("表头%d已经是最小，当前结点后移。\n", min->data);
                L = L->next; /*显然让head指向原head->next,即第二个节点，就OK*/
            }
            else /*如果不是第一个节点*/
            {
                p_min->next = min->next; /*前次最小节点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表。*/
            }
        }
        if (first != NULL) /*循环结束得到有序链表first*/
        {
            tail->next = NULL; /*单向链表的最后一个节点的next应该指向NULL*/
        }
        L = first;
        return L;
    }
    
    int main()
    {
        LinkList L;
        Status i;
        char opp;
        ElemType e;
        int find;
        int tmp;
    
        i=InitList(&L);
        printf("初始化L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
    
        printf("\n1.查看链表 \n2.创建链表（尾插法） \n3.链表长度 \n4.交换两个结点 \n0.退出 \n请选择你的操作：\n");
        while(opp != '0')
        {
            scanf("%c",&opp);
            switch(opp)
            {
            case '1':
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;
    
            case '2':
                CreateListTail(&L,10);
                printf("整体创建L的元素(尾插法)：\n");
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;
    
            case '3':
                //clearList(pHead);   //清空链表
                printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
                printf("\n");
                break;
    
            case '4':
                L = SelectSort2(L);
                //printf("%d \n", find);
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;
    
            case '0':
                exit(0);
            }
        }
    }

第三种方法：冒泡排序

void MySwap(int &a, int &b)
    {
    	int temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }
    void BubbleSort(snode* head)//单链表的冒泡排序
    {
    	for (snode* i=head; i!=NULL; i=i->next)
    	{
    		for (snode* j=i; j!=NULL; j=j->next)
    		{
    			if (j->next && j->val < j->next->val)
    				MySwap(j->val, j->next->val);
    			if (j->next==NULL)
    				MySwap(i->val, j->val);
    		}
    	}
    }

链接：http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/1852

[Link 1]: http://www.nowamagic.net/librarys/veda/tag/%E4%BA%A4%E6%8D%A2
[Link 2]: http://www.nowamagic.net/librarys/veda/tag/%E9%80%89%E6%8B%A9%E6%8E%92%E5%BA%8F
[Link 3]: http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/1849