上节介绍了链表的基本操作[史上最全单链表的增删改查反转等操作汇总以及5种排序算法(C语言)]()
这节介绍链表的5种排序算法。
@[TOC]
0.稳固排序和原地排序的定义
稳固排序：
假设在待排序的记录序列中，存在多个具备雷同的关键字的记录，若通过排序，这些记录的绝对秩序放弃不变，即在原序列中，ri=rj，且ri在rj之前，而在排序后的序列中，ri仍在rj之前，则称这种排序算法是稳固的；否则称为不稳固的。像冒泡排序，插入排序，基数排序，归并排序等都是稳固排序
原地排序：
基本上不须要额定辅助的的空间，容许大量额定的辅助变量进行的排序。就是在原来的排序数组中比拟和替换的排序。像抉择排序，插入排序，希尔排序，疾速排序，堆排序等都会有一项比拟且替换操作(swap(i,j))的逻辑在其中，因而他们都是属于原地(旧址、就地)排序，而合并排序，计数排序，基数排序等不是原地排序
1.冒泡排序
根本思维:
把第一个元素与第二个元素比拟，如果第一个比第二个大，则替换他们的地位。接着持续比拟第二个与第三个元素，如果第二个比第三个大，则替换他们的地位….
咱们对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最初一对，这样一趟比拟替换下来之后，排在最右的元素就会
是最大的数。除去最右的元素，咱们对残余的元素做同样的工作，如此反复上来，直到排序实现。
具体步骤：
1.比拟相邻的元素。如果第一个比第二个大，就替换他们两个。
2.对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最初一对。这步做完后，最初的元素会是最大的数。
3.针对所有的元素反复以上的步骤，除了最初一个。
4.继续每次对越来越少的元素反复下面的步骤，直到没有任何一对数字须要比拟。
工夫复杂度：O(N2)
空间复杂度：O(1)
稳固排序:是
原地排序:是
Node *BubbleSort(Node *phead)
{
Node * p = phead;
Node * q = phead->next;
/*有几个数据就-1；比方x 个i<x-1*/
for(int i=0;i<5;i++)
{
while((q!=NULL)&&(p!=NULL))
{
if(p->data>q->data)
{
/*头结点和下一节点的替换，要非凡解决，更新新的头head*/
if (p == phead)
{
p->next = q->next;
q->next = p;
head = q;
phead = q;
/*这里切记要把p,q换回来，失常的话q应该在p的后面，进行的是p,q的比拟
*然而通过指针域替换之后就变成q,p.再次进行下一次比拟时，
*就会变成q,p的数据域比拟。如果本来p->data > q->data,则进行替换。变成q->data和p->data比拟，
*不会进行替换，所以排序就会谬误。有趣味的能够调试下。
*/
Node*temp=p;
p=q;
q=temp;
}
/*解决两头过程，其余数据的替换状况，要寻找前驱节点if (p != phead)*/
else
{
/*p，q的那个在前，那个在后。指针域的连贯画图好了解一点*/
if (p->next == q)
{
/*寻找p的前驱节点*/
Node *ppre = FindPreNode(p);
/*将p的下一个指向q的下一个*/
p->next = q->next;
/*此时q为头结点，让q的下一个指向p，连接起来*/
q->next = p;
/*将原来p的前驱节点指向当初的q，当初的q为头结点*/
ppre->next = q;
Node*temp=p;
p=q;
q=temp;
}
else if (q->next == p)
{
Node *qpre = FindPreNode(q);
q->next = p->next;
p->next = q;
qpre->next = p;
Node*temp=p;
p=q;
q=temp;
}
}
}
/*地址挪动*/
p = p->next;
q = q->next;
}
/*进行完一轮比拟后，从头开始进行第二轮*/
p = phead;
q = phead->next;
}
head = phead;
return head;
}2.疾速排序
根本思维
咱们从数组中抉择一个元素，咱们把这个元素称之为中轴元素吧，而后把数组中所有小于中轴元素的元素放在其右边，
所有大于或等于中轴元素的元素放在其左边，显然，此时中轴元素所处的地位的是有序的。也就是说，咱们无需再挪动中轴
元素的地位。
从中轴元素那里开始把大的数组切割成两个小的数组(两个数组都不蕴含中轴元素)，接着咱们通过递归的形式，让中轴元素
右边的数组和左边的数组也反复同样的操作，直到数组的大小为1，此时每个元素都处于有序的地位。
具体步骤：
1.从数列中挑出一个元素，称为 “基准”（pivot）;
2.从新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准后面，所有元素比基准值大的摆在基准的前面（雷同的数能够到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的两头地位。这个称为分区（partition）操作；
3.递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序；
工夫复杂度：O(NlogN)
空间复杂度：O(logN)
稳固排序：否
原地排序：是
int *QuickSort(Node* pBegin, Node* pEnd)
{
if(pBegin == NULL || pEnd == NULL || pBegin == pEnd)
return 0;
//定义两个指针
Node* p1 = pBegin;
Node* p2 = pBegin->next;
int pivot = pBegin->data;
//每次只比拟小的，把小的放在后面。通过一轮比拟后，被分成左右两局部。其中p1指向中值处，pbegin为pivot。
while(p2 != NULL)/* && p2 != pEnd->next */
{
if(p2->data < pivot)
{
p1 = p1->next;
if(p1 != p2)
{
SwapData(&p1->data, &p2->data);
}
}
p2 = p2->next;
}
/*此时pivot并不在两头，咱们要把他放到两头，以他为基准，把数据分为左右两边*/
SwapData(&p1->data, &pBegin->data);
//此时p1是中值节点
//if(p1->data >pBegin->data)
QuickSort(pBegin, p1);
//if(p1->data < pEnd->data)
QuickSort(p1->next, pEnd);
}3.插入排序
根本思维:每一步将一个待排序的记录，插入到后面曾经排好序的有序序列中去，直到插完所有元素为止。
具体步骤：
1.将待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最初一个元素当成是未排序序列；
2.取出下一个元素，在曾经排序的元素序列中从后向前扫描；
3.如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一地位；
4.反复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的地位；
5.将新元素插入到该地位后；
6.反复步骤2~5。
工夫复杂度：O(N2)
空间复杂度：O(1)
稳固排序：是
原地排序：是
/*不好了解能够调试下看下具体过程*/
Node *InsertSort(Node *phead)
{
/*为原链表剩下用于间接插入排序的节拍板指针*/
Node *unsort;
/*长期指针变量：插入节点*/
Node *t;
/*长期指针变量*/
Node *p;
/*长期指针变量*/
Node *sort;
/*原链表剩下用于间接插入排序的节点链表：可依据图12来了解。*/
unsort = phead->next;
/*只含有一个节点的链表的有序链表：可依据图11来了解。*/
head->next = NULL;
/*遍历剩下无序的链表*/
while (unsort != NULL)
{
/*留神：这里for语句就是体现间接插入排序思维的中央*/
/*无序节点在有序链表中找插入的地位*/
/*跳出for循环的条件：
*1.sort为空，此时，sort->data < t->data，p存下地位，应该放在有序链表的前面
*2.sort->data > t->data ，跳出循环时，t->data放在有序链表sort的后面
*3.sort为空 sort->data > t->data，也插入在sort后面的地位
*/
/*q为有序链表*/
for (t = unsort, sort = phead; ((sort != NULL) && (sort->data < t->data)); p = sort, sort = sort->next);
/*退出for循环，就是找到了插入的地位插入地位要么在后面，要么在前面*/
/*留神：按情理来说，这句话能够放到上面正文了的那个地位也应该对的，然而就是不能。起因：你若了解了下面的第3条，就晓得了。*/
/*无序链表中的第一个节点来到，以便它插入到有序链表中。*/
unsort = unsort->next;
/*插在第一个节点之前*/
/*sort->data > t->data*/
/*sort为空 sort->data > t->data*/
if (sort == phead)
{
/*整个无序链表给phead*/
phead = t;
}
/*p是sort的前驱，这样说不太确切，当sort到最初时，for外面有个sort = sort->next，
*就会把sort置空，所以要用p暂存上一次sort的值。而且执行判断sort->data < t->data时，用的也是上一次的sort
*/
/*sort前面插入*/
/*sort遍历到了最初，此时，sort->data < t->data,sort和p都为最初一个元素。*/
else
{
p->next = t;
}
/*if解决之后，t为无序链表，因为要在phead前插入。这里先把t赋值给phead，再把t的next指向sort，
*就实现了在sort之前插入小的元素，很奇妙的一种办法
*else解决完之后，sort寄存的是sort的下一次，真正的sort寄存在p中。不满足条件跳出循环时，判断的是下一次的sort，
然而咱们要用的插入的地位为上一次的sort，所以要记录下sort上一次的地位
*/
/*实现插入动作*/
/*当sort遍历实现为空时，t->next就是断开前面的元素（sort为空）*/
/*当sort不为空时，sort->data > t->data，sort寄存的元素比t要大，放在前面，t->next就是再链接起来sort*/
t->next = sort;
/*unsort = unsort->next;*/
}
head = phead;
return phead;
} 4.抉择排序
根本思维：首先，找到数组中最小的那个元素，其次，将它和数组的第一个元素替换地位(如果第一个元素就是最小元素那么它就和本人替换)。其次，在剩下的元素中找到最小的元素，将它与数组的第二个元素替换地位。如此往返，直到将整个数组排序。这种办法咱们称之为抉择排序。
具体步骤：
1.首先在未排序序列中找到最小（大）元素，寄存到排序序列的起始地位。
2.再从残余未排序元素中持续寻找最小（大）元素，而后放到已排序序列的开端。
3.反复第二步，直到所有元素均排序结束。
工夫复杂度：O(N2)
空间复杂度：O(1)
稳固排序：否
原地排序：是
Node* SelectSort(Node* phead)
{
Node *temp;
Node *temphead = phead;
/*将第一次的最大值设置为头结点*/
int max = phead->data;
/*替换变量*/
for(int i = 0;i<LengthList(phead);i++)
{
/*每次遍历开始前都要把最大值设置为头结点*/
max = phead->data;
while (temphead->next !=NULL)
{
/*寻找最大值*/
if(max < temphead->next->data)
{
max = temphead->next->data;
}
/*挪动指针地位*/
temphead = temphead->next;
}
/*找到最大值的地位*/
temp = FindList(max);
/*判断最大值是否和头节点雷同*/
if(phead != temp)
{
SwapNode(phead,temp);
}
/*更新下一次遍历的头结点*/
temphead = temp->next;
phead = temphead;
}
} SwapNode相干代码如下。过后思考只须要了解排序思维就好了，就没有把这个函数的代码放进去。这个代码写的太长太简单了，有工夫我会从新精简下。（说实话，我都快忘了怎么写的了）
/*替换相邻节点*/
void Swanext(Node *p,Node *q)
{
/*两头相邻节点*/
if ((p != head)&&(q != head))
{
// /*p为前一个节点，q的前驱为p*/
// /*寻找p的前驱结点*/
// Node *ppre = FindPreNode(p);
// Node *temp;
// /*暂存p节点的后继结点，指向q*/
// temp = p->next;
// /*将q节点的后继节点赋值给p的后继结点，行将p节点放到了q地位（此时q的前驱节点的next指针还指向的是q）*/
// p->next = q->next;
// /*将p节点给q的next，行将实现了q与p的从新连贯*/
// q->next =p;
// /*找到原来p的前驱节点，指向q，即实现了原来p的前驱结点和q节点的连贯*/
// ppre->next =q;
if (p->next == q)
{
Node *ppre = FindPreNode(p);
p->next = q->next;
q->next = p;
ppre->next = q;
// PrintList(head);
}
else if (q->next == p)
{
Node *qpre = FindPreNode(q);
q->next = p->next;
p->next = q;
qpre->next = p;
}
}
/*头结点相邻的替换*/
else
{
if(p == head)
{
p->next = q->next;
q->next = p;
head = q;
}
else
{
q->next = p->next;
p->next = q;
head = p;
}
}
}
/*替换头结点和任意节点(除尾节点外)*/
void SwapHeadAnother(Node *tmphead,Node *p)
{
/*寻找p的前驱节点*/
Node *ppre = FindPreNode(p);
Node *temp;
if(p!=tmphead->next)
{
/*暂存p节点*/
temp = p->next;
/*将tmphead节点的后继节点赋值给p的后继结点，行将tmphead节点放到了p地位（此时p的前驱节点的next指针还未断开）*/
p->next = tmphead->next;
/*将p的后继结点赋值给tmphead的后继结点，同时连贯p的前驱和tmphead*/
tmphead->next = temp;
ppre->next =tmphead;
/*新的头结点返回给全局head*/
head = p;
}
else
{
/*头结点和下一节点*/
tmphead->next = p->next;
p->next = tmphead;
head = p;
}
}
/*替换尾结点和任意节点(除头节点外)*/
void SwapEndAnother(Node *tmpend,Node *p)
{
/*寻找p的前驱节点*/
Node *ppre = FindPreNode(p);
Node *endpre = FindPreNode(tmpend);
Node *temp;
if((tmpend==end)&&(p!=tmpend))
{
/*暂存p节点*/
temp = p->next;
/*将tmpend节点的后继节点赋值给p的后继结点，行将tmpend节点放到了p地位（此时p的前驱节点的next指针还未断开）*/
p->next = tmpend->next;
endpre->next = p;
/*将p的后继结点赋值给tmpend的后继结点，同时连贯p的前驱和tmpend（断开了之前的连贯）*/
tmpend->next = temp;
ppre->next =tmpend;
/*新的头结点返回给全局head*/
end = p;
}
else
{
p->next = tmpend->next;
tmpend->next = p;
end = p;
}
}
/*替换头结点和尾节点*/
void SwapHeadEnd(Node *tmphead,Node *tmpend)
{
/*寻找tmpend的前驱节点*/
Node *endpre = FindPreNode(tmpend);
Node *temp;
/*暂存tmpend节点*/
temp = tmpend->next;
/*将tmphead节点的后继节点赋值给tmpend的后继结点，行将tmpend节点放到了tmphead地位（此时tmpend的前驱节点的next指针还未断开）*/
tmpend->next = tmphead->next;
/*将p的后继结点赋值给tmpend的后继结点，同时连贯p的前驱和tmpend（断开了之前的连贯）*/
tmphead->next = temp;
endpre->next =tmphead;
/*新的头结点返回给全局head*/
head = tmpend;
end = tmphead;
// PrintList(tmpend);
}
void SwapRandom(Node *p,Node *q)
{
/*除了首尾节点，两头不相邻的两个节点*/
if((p->next != q)||(q->next != p))
{
/*寻找前驱结点*/
Node *ppre = FindPreNode(p);
Node *qpre = FindPreNode(q);
/*借助一个两头节点传递数据域*/
Node *temp;
temp = p->next;
/*替换p和q*/
/*2、p的新后继结点要变成q的原后继结点*/
p->next = q->next;
/*3、q的原前趋结点（qpre）的新后继结点要变成p*/
qpre->next = p;
/*4、q的新后继结点要变成p的原后继结点（p->next）*/
q->next = temp;
/*1、p的原前趋结点（ppre）的新后继结点要变成q*/
ppre->next = q;
}
/*两头相邻节点的解决*/
else if (p->next == q)
{
Node *ppre = FindPreNode(p);
p->next = q->next;
q->next = p;
ppre->next = q;
}
else if (q->next == p)
{
Node *qpre = FindPreNode(q);
q->next = p->next;
p->next = q;
qpre->next = p;
}
}
/*替换任意两个节点*/
void SwapNode(Node*p, Node*q)
{
// if(LengthList(head)<2)
// printf("Can not swap!The Length of list is:%d\r\n ",LengthList(head));
/*查看是否是头尾节点*/
/*对于头尾节点有四种状况
*1.p头节点和q为两头节点
*2.p尾节点和q为两头节点
*3.q头节点和p为两头节点
*4.q尾节点和p为两头节点
*5.p头结点和q尾节点
*6.q头结点和p尾节点
*7.其余两头替换的状况
*/
/*2.两个节点是否相邻 除去头结点和下一节点相邻的状况，放在headanother解决*/
if((p->next == q)&&(p !=head)&&(q !=head))
Swanext(p,q);
else if((q->next == p)&&(p !=head)&&(q !=head))
Swanext(q,p);
/*1.p头节点和q为两头节点*/
else if((p == head)&&(q != end))
SwapHeadAnother(p,q);
/*2.p尾节点和q为两头节点*/
else if ((p == end)&&(q != head))
SwapEndAnother(p,q);
/*3.q头节点和p为两头节点*/
else if((q == head)&&(p != end))
SwapHeadAnother(q,p);
/*4.q尾节点和p为两头节点*/
else if((q == end)&&(p != head))
SwapEndAnother(q,p);
/*5.p头结点和q尾节点*/
else if((p == head)&&(q == end))
SwapHeadEnd(p,q);
/*6.q头结点和p尾节点*/
else if((q == head)&&(p == end))
SwapHeadEnd(q,p);
/*7.其余两头替换的状况*/
else
SwapRandom(p,q);
}5.归并排序
根本思维：归并排序是建设在归并操作上的一种无效的排序算法。该算法是采纳分治法（Divide and Conquer）的一个十分典型的利用。
作为一种典型的分而治之思维的算法利用，归并排序的实现由两种办法：
自上而下的递归（所有递归的办法都能够用迭代重写，所以就有了第 2 种办法）；
自下而上的迭代；
具体步骤：
1.申请空间，使其大小为两个曾经排序序列之和，该空间用来寄存合并后的序列；
2.设定两个指针，最后地位别离为两个曾经排序序列的起始地位；
3.比拟两个指针所指向的元素，抉择绝对小的元素放入到合并空间，并挪动指针到下一地位；
4.反复步骤 3 直到某一指针达到序列尾；
5.将另一序列剩下的所有元素间接复制到合并序列尾。
工夫复杂度：O(NlogN)
空间复杂度：O(N)
稳固排序：是
原地排序：否
/*获取链表两头元素*/
Node *getMiddleNode(Node *pList)
{
if (pList == NULL)
{
return NULL;
}
Node *pfast = pList->next;
Node *pslow = pList;
while (pfast != NULL)
{
pfast = pfast->next;
if (pfast != NULL)
{
pfast = pfast->next;
pslow = pslow->next;
}
}
return pslow;
}
/*合并有序链表，合并之后升序排列*/
Node *MergeList(Node *p1, Node *p2)
{
if (NULL == p1)
{
return p2;
}
if (NULL == p2)
{
return p1;
}
Node *pLinkA = p1;
Node *pLinkB = p2;
Node *pTemp = NULL;
/*较小的为头结点，pTemp存下头结点*/
if (pLinkA->data <= pLinkB->data)
{
pTemp = pLinkA;
pLinkA = pLinkA->next;
}
else
{
pTemp = pLinkB;
pLinkB = pLinkB->next;
}
/*初始化头结点，即头结点指向不为空的结点*/
Node *pHead = pTemp;
while (pLinkA && pLinkB)
{
/*合并先放小的元素*/
if (pLinkA->data <= pLinkB->data)
{
pTemp->next = pLinkA;
/*保留下上一次节点。如果下一次为NULL，保留的上一次的节点就是链表最初一个元素*/
pTemp = pLinkA;
pLinkA = pLinkA->next;
}
else
{
pTemp->next = pLinkB;
pTemp = pLinkB;
pLinkB = pLinkB->next;
}
}
/*跳出循环时，有一个为空。把不为空的剩下的局部插入链表中*/
pTemp->next = pLinkA ? pLinkA:pLinkB;
head = pHead;
return pHead;
}
Node *MergeSort(Node *pList)
{
if (pList == NULL || pList->next == NULL)
{
return pList;
}
/*获取两头结点*/
Node *pMiddle = getMiddleNode(pList);
/*链表前半部分，包含两头结点*/
Node *pBegin = pList;
/*链表后半局部*/
Node *pEnd = pMiddle->next;
/*必须赋值为空 相当于断开操作。pBegin--pMiddle pEnd---最初 */
pMiddle->next = NULL;
/*排序前半部分数据，只有一个元素的时候进行，即有序*/
pBegin = MergeSort(pBegin);
/*排序后半局部数据 递归了解能够参考PrintListRecursion;*/
pEnd = MergeSort(pEnd);
/*合并有序链表*/
return MergeList(pBegin, pEnd);
} 大家的激励是我持续创作的能源，如果感觉写的不错，欢送关注，点赞，珍藏，转发，谢谢！
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