单链表快速排序

2021-01-21 02:16

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标签:self   img   时间   初始化   containe   数字   用两个   tpm   table   

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  • 快速排序思路:
  • 图解示意:
  • 代码实现:

快速排序思路:

1)选定一个基准元素;
2)经过一趟排序,将所有元素分成两部分;
3)分别对两部分重复上述操作,直到所有元素都已排序成功。

因为单链表只能从链表头节点向后遍历,没有prev指针,因此必须选择头节点作为基准元素。这样第二步操作的时间复杂度就为O(n)。由于之后都是分别对两部分完成上述操作,因此会将链表划分为logn个段,因此时间复杂度为O(nlogn) 。

可以看出,快排实现也是先对数据进行一遍遍历找到关键值得位置,和数组不同的是数组可以从两端向中间靠拢,但是单向链表只能从一段开始,但用两个指针同样可以实现。

图解示意:

以[4,2,5,3,7,9,0,1]为例模拟一趟快排的过程:

1、初始化时,i指向链表首元素4;j = i +1,指向2。基准数字为当前i 指向的数字:4。

j
4 2 5 3 7 9 0 1
i

2、随后开始循环,j 当前指向2,因为2小于4,所以要把2移动到前面去。

按照算法步骤操作:

  • i ++,首先 i 向后移动一位,指向2;
  • swap(i, j) ,随后交换 i、j 位置的值,这里面是2和2自己交换;
  • j ++,然后 j 向后移动一位,指向5;

执行一次交换后的结果如下:

j
4 2 5 3 7 9 0 1
i

3、接下来,由于 j 指向的值5 大于4,直接跳过,执行j++,此时 j 指向3;

j
4 2 5 3 7 9 0 1
i

4、 j 指向的值为3,小于4,仿照步骤2,我们再次执行一次交换移动过程。

  • i ++,首先 i 向后移动一位,指向5;
  • swap(i, j) ,随后交换 i、j 位置的值,这里面是5和3交换;
  • j ++,然后 j 向后移动一位,指向7;

交换后的结果如下:

j
4 2 3 5 7 9 0 1
i

5、j指向的值为7,大于4,所以直接跳过,执行 j++,j 指向9:

j
4 2 3 5 7 9 0 1
i

6、同理,j 指向的值为9,也大于4,跳过,执行 j++,j 指向0:

j
4 2 3 5 7 9 0 1
i

7、j 指向的值为0,小于4,执行一次交换过程:

  • i ++,首先 i 向后移动一位,指向5
  • swap(i, j) ,随后交换 i、j 位置的值,这里面是5和0交换
  • j ++,然后 j 向后移动一位,指向1

交换后的结果如下:

j
4 2 3 0 7 9 5 1
i

8、j 指向的值为1,小于4,我们再执行一次交换过程

  • i ++,首先 i 向后移动一位,指向7
  • swap(i, j) ,随后交换 i、j 位置的值,这里面是7和1交换
  • j ++,然后 j 向后移动一位,已经超过了链表的长度,不再向后移动。

交换后的结果如下:

j
4 2 3 0 1 9 5 7
i

9、最后,交换当前 i指向的值1,和4。得到[1、2、3、0、4、9、5、7],一趟排序结束。

j
1 2 3 0 4 9 5 7
i

此时可见:4的左边都是小于4的数字,右边都是大于4的数字,一趟排序确定了一个数字最终位置。

接下来,对左边和右边分别排序,递归,直到元素全部有序。

代码实现:

# Definition for singly-linked list.
class ListNode(object):
    def __init__(self, val):
        self.val = val
        self.next = None
        
class LinkList(object):
    # 单链表快速排序
    def quickSort(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        if not head or not head.next:
            return head
        ans = ListNode(0)
        ans.next = head
        return self.sort(ans, None)
    
    def sort(self, head, end):
        if head == end or head.next == end or head.next.next == end:
            return head
        tpmHead = ListNode(0)
        # 划分节点
        poi = head.next
        # 遍历指针
        cur = poi
        pre = tpmHead
        # 一趟划分
        while cur.next != end:
            # 当前节点值域小于划分节点的值域,则将当前节点放到左侧
            if cur.next.val 

运行截图:

技术图片

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原文地址:https://www.cnblogs.com/panweiwei/p/12897773.html


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