单链表的快速排序

单链表的特点是：单向。设头结点位head，则最后一个节点的next指向NULL。如果只知道头结点head，请问怎么将该链表排序？

               设结点结构为

struct Node{
int key;
Node* next;
};

          那么一般人见到这种题目，立马就会想到指针交换。是的，大家被指针交换的题目做多了，形成思维定势了。对于这道题，我们完全可以利用值交换来达到排序的目的。

当然，怎么值交换？

         很多人得第一想法就是选择排序，这个木有问题，不过它的复杂度为O(n^2)；有木有更好一点的方法呢？归并，不错，归并确实能将复杂度降到O(nlogn)不过，它是是链表交换的形式，我们这里提到的是要用值交换的形式。还有别的方法吗？对了，快排！

        你可能回诧异，怎么会是快排？快排不是需要一个指针指向头，一个指针指向尾，然后两个指针相向运动并按一定规律交换值，最后找到一个支点使得支点左边小于支点，支点右边大于支点吗（这句话很长，累死俺了）？是滴，木有错，不过问题出来了。如果是这样的话，对于单链表我们没有前驱指针，怎么能使得后面的那个指针往前移动呢？所以这种快排思路行不通滴，如果我们能使两个指针都往next方向移动并且能找到支点那就好了。怎么做呢？

        接下来我们使用快排的另一种思路来解答。我们只需要两个指针p和q，这两个指针均往next方向移动，移动的过程中保持p之前的key都小于选定的key，p和q之间的key都大于选定的key，那么当q走到末尾的时候便完成了一次支点的寻找。如下图所示：

 

           既然两个指针都是从前往后遍历，那么链表值进行交换就简单了。找到支点后，支点左边和支点右边进行子问题递归，就回到快排原来的思路上去了。代码如下：

struct Node 
{
    int key;
    Node* next;
    Node(int nKey, Node* pNext)
        : key(nKey)
        , next(pNext)
    {}
};
 
 
Node* GetPartion(Node* pBegin, Node* pEnd)
{
    int key = pBegin->key;
    Node* p = pBegin;
    Node* q = p->next;
 
    while(q != pEnd)
    {
        if(q->key < key)
        {
            p = p->next;
            swap(p->key,q->key);
        }
 
        q = q->next;
    }
    swap(p->key,pBegin->key);
    return p;
}
 
void QuickSort(Node* pBeign, Node* pEnd)
{
    if(pBeign != pEnd)
    {
        Node* partion = GetPartion(pBeign,pEnd);
        QuickSort(pBeign,partion);
        QuickSort(partion->next,pEnd);
    }
}

使用时只需调用QuickSort(pHead,NULL)即可！

 java 实现

import java.util.*;

public class Main{

    // 交换
    public static void swap(LinkedList<Integer> list, int i, int j) {
        int t = list.get(j);
        list.set(j, list.get(i));
        list.set(i, t);
    }


    public static void qsort(LinkedList<Integer> list, int left, int right) {

        if(left < right) {
            int i = left; // 初始化i，为链表第一个元素（最左边的元素）
            int j = i + 1; // 初始化j = i + 1
            int x = list.get(i); // 基准数字

            while(j <= right) { // 大循环条件，j不能超过链表长度

                // 如果 j 指向的值大于等于基准数字（如果比基准大，直接跳过）
                while(j <= right && list.get(j) >= x) j++;

                // 否则，j 指向的值小于基准，则交换
                if(j <= right) {
                    i++; // 交换时，i 首先要向后移动一位
                    swap(list, i, j); // 交换
                    j++; // 随后，j向后移动一位
                }

            } 
            swap(list, left, i); // 最后，交换 i 位置的值和基准元素。一趟排序结束。
            qsort(list, left, i-1);   // 递归排序左边
            qsort(list, i+1, right);  // 递归排序右边
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> list = new LinkedList();
        int[] arr = {4,2,5,3,7,9,0,1}; // test case 1
//      int[] arr = {5,4,3,2,1,6,7,9,8,10}; // test case 2
        for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
            list.add(arr[i]);
        }
        qsort(list, 0, arr.length-1);
        System.out.println(list.toString());
    }
}

参考 ：单链表的快速排序

           单链表的快速排序（java）