【归并排序】【链表】LeetCode 148. 排序链表

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思想

分割 cut 环节：找到当前链表中点，并从中点将链表断开（以便在下次递归 cut 时，链表片段拥有正确边界）
- 我们使用 fast,slow 快慢双指针法，奇数个节点找到中点，偶数个节点找到中心左边的节点。
- 找到中点 slow 后，执行 slow.next = None 将链表切断。
- 递归分割时，输入当前链表左端点 head 和中心节点 slow 的下一个节点 mid(因为链表是从 slow 切断的)。
- cut 递归终止条件：当head.next == None时，说明只有一个节点了，直接返回此节点。
合并 merge 环节：将两个排序链表合并，转化为一个排序链表。
- 双指针法合并，建立辅助ListNode dummy 作为头部。
- 设置两指针 left, right 分别指向两链表头部，比较两指针处节点值大小，由小到大加入合并链表头部，指针交替前进，直至添加完两个链表。
- 返回辅助ListNode dummy 作为头部的下个节点 dummy.next。
- 时间复杂度 O(l + r)，l, r 分别代表两个链表长度。
当题目输入的 head == None 时，直接返回None。

代码

class Solution {
    public ListNode sortList(ListNode head) {

        // end condition
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }

        // find the middle node
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head.next;

        while (fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }
        ListNode mid = slow.next;

        // split the list into two parts
        slow.next = null;
        ListNode left = sortList(head);
        ListNode right = sortList(mid);

        // sort the two parts
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        ListNode p = dummy;

        while (left != null && right != null) {
            if (left.val < right.val) {
                p.next = left;
                left = left.next;
            } else {
                p.next = right;
                right = right.next;
            }
            p = p.next;
        }

        // merge the two parts
        if (left != null) {
            p.next = left;
        } else {
            p.next = right;
        }

        return dummy.next;
    }
}