list 的 sort 算法

list 的 sort 算法

由于 STL 本身的排序算法 sort 接受的输入迭代器是随机访问迭代器，但是双向 list 链表容器的访问方式是双向迭代器，因此，不能使用 STL 本身的排序算法 sort，必须自己定义属于自己访问的排序算法。

template <class _Tp, class _Alloc>
void list<_Tp, _Alloc>::sort()
{
  //@ 如果链表为空或者链表只有一个元素则不做任何操作
  if (_M_node->_M_next != _M_node && _M_node->_M_next->_M_next != _M_node) 
  {
    list<_Tp, _Alloc> __carry;	//@ carry 链表起到搬运的作用
	//@ counter 作为中间的存储载体
	/*
	*其中对于counter[i]里面最多的存储数据为2^(i+1)个节点
	*若超出则向高位进位即counter[i+1]
	*/
    list<_Tp, _Alloc> __counter[64];
    int __fill = 0;
    while (!empty()) 
	{//@ 若不是空链表
	  //@ step1：
	  //@ 把当前链表的第一个节点放在 carry 链表头
      __carry.splice(__carry.begin(), *this, begin());
      int __i = 0;
      while(__i < __fill && !__counter[__i].empty()) 
	  {
        //@ step2：
		  __counter[__i].merge(__carry);	//@ 把链表carry合并到counter[i]
        //@ step3：
		  __carry.swap(__counter[__i++]);	//@ 交换链表carry和counter[i]内容
      }
      //@ step4：
	  __carry.swap(__counter[__i]);	//@ 交换链表carry和counter[i]内容         
      //@ step5：
	  if (__i == __fill) ++__fill;
    } 

    for (int __i = 1; __i < __fill; ++__i)
     //@ step6：
     //@ 把低位不满足进位的剩余数据全部有序的合并到上一位
	  __counter[__i].merge(__counter[__i-1]);
    //@ step7：
    //@ 最后把已排序好的链表内容交换到当前链表
	swap(__counter[__fill-1]);	
  }
}

图解 list sort 算法

待排序的原始链表：

• 第一次执行 while 循环

  • 执行步骤 step1：carry 取出当前链表的第一个数据节点 7。
  • 执行步骤 step4：交换 carry 和 counter 的内容。
  • 执行步骤 step5：更新 fill 值，fill=1。
    

• 第二次执行 while 循环

  • 执行步骤 step1：carry 取出当前链表的第一个数据节点 5。
  • 执行步骤 step2：将 carry 链表的内容有序的合并到 counter 链表中。
  • 执行步骤 step3：交换 carry 和 counter[0] 内容且 i++。
  • 执行步骤 step4：交换carry 和 counter[1] 的内容。
  • 执行步骤 step5：更新 fill 的值，fill=2。
    

• 第三次执行 while 循环

  • 执行步骤 step1：carry 取出当前链表的第一个数据节点 8。
  • 执行步骤 step4：交换 carry 和 counter[0] 的内容。
    

• 第四次执行while循环：

  • 执行步骤 step1：carry 取出当前链表的第一个数据节点 1。
  • 执行步骤 step2：将 carry 链表的内容有序的合并到 counter[0] 链表中。
  • 执行步骤 step3：交换 carry 和 counter[0] 内容且 i++。
  • 再执行步骤 step2：将 carry 的内容有序的合并到 counter[1] 链表中。
  • 再执行步骤step3：交换 carry 和 counter[1] 的内容且 i++。
  • 执行步骤 step4：交换carry 和 counter[2] 的内容。
  • 执行步骤 step5：更新 fill 的值，fill=3。
    

• 最后

  • 执行步骤 step6：合并 counter。
  • 执行步骤 step7：交换当前链表和 counter[2] 。