leetcode:Sort List(一个链表的归并排序)

Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.

分析：题目要求时间复杂度为O(nlogn)，所以不能用quickSort（最坏O(n^2)），可以使用mergeSort.

对一个链表进行归并排序，首先注意归并排序的基本思想：找到链表的middle节点，然后递归对前半部分和后半部分分别进行归并排序，最后对两个以排好序的链表进行Merge。

而找到链表中间点可以利用快慢指针的思想：用两个指针，一个每次走两步，一个走一步，知道快的走到了末尾，然后慢的所在位置就是中间位置，这样就分成了两个链表。

merge时，把两段头部节点值比较，用一个 p 指向较小的，且记录第一个节点，然后两段的头一步一步向后走，p也一直向后走，总是指向较小节点，直至其中一个头为NULL，处理剩下的元素，最后返回记录的头节点即可。

code如下：

class Solution {  
public:  
    ListNode *sortList(ListNode *head) {  
        if(!head||!head->next)  
            return head;  
        return mergeSort(head);  
    }  
    ListNode * mergeSort(ListNode *head){  
        if(!head||!head->next)   //just one element  
            return head;  
        ListNode *p=head, *q=head, *pre=NULL;  
        while(q&&q->next!=NULL){  
            q=q->next->next;  
            pre=p;  
            p=p->next;  //divide into two parts  
        }  
        pre->next=NULL;  
        ListNode *lhalf=mergeSort(head);  
        ListNode *rhalf=mergeSort(p);  //recursive  
        return merge(lhalf, rhalf);   //merge  
    }  
    ListNode * merge(ListNode *lh, ListNode *rh){  
        ListNode *temp=new ListNode(0);  
        ListNode *p=temp;  
        while(lh&&rh){  
            if(lh->val<=rh->val){  
                p->next=lh;  
                lh=lh->next;  
            }  
            else{  
                p->next=rh;  
                rh=rh->next;  
            }  
            p=p->next;  
        }  
        if(!lh)  
            p->next=rh;  
        else 
            p->next=lh;  
        p=temp->next;  
        temp->next=NULL;  
        delete temp;  
        return p;  
    }  
};  

python：

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None
 
class Solution(object):
    def sortList(self, head):
        if not head or not head.next:
            return head         
        slow = head
        fast = head.next      
        while fast and fast.next:
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next
 
        rlist = self.sortList(slow.next)
        slow.next = None
        llist = self.sortList(head)        
        return self.mergeList(llist, rlist)
 
    def mergeList(self, l1, l2):    
        nHead = ListNode(0)
        lastnode = nHead 
        while l1 and l2:            
            if l1.val < l2.val:
                lastnode.next = l1
                l1 = l1.next
            else:
                lastnode.next = l2
                l2 = l2.next
            lastnode = lastnode.next      
        lastnode.next = l1 or l2        
        return nHead.next