??????? 單鏈表的快排序和數(shù)組的快排序基本思想相同，同樣是基于劃分，但是又有很大的不同：單鏈表不支持基于下標(biāo)的訪問(wèn)。故書中把待排序的鏈表拆分為2個(gè)子鏈表。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，選擇鏈表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，然后進(jìn)行比較，比基準(zhǔn)小得節(jié)點(diǎn)放入左面的子鏈表，比基準(zhǔn)大的放入右邊的子鏈表。在對(duì)待排序鏈表掃描一遍之后，左邊子鏈表的節(jié)點(diǎn)值都小于基準(zhǔn)的值，右邊子鏈表的值都大于基準(zhǔn)的值，然后把基準(zhǔn)插入到鏈表中，并作為連接兩個(gè)子鏈表的橋梁。然后分別對(duì)左、右兩個(gè)子鏈表進(jìn)行遞歸快速排序，以提高性能。

??????? 但是，由于單鏈表不能像數(shù)組那樣隨機(jī)存儲(chǔ)，和數(shù)組的快排序相比較，還是有一些需要注意的細(xì)節(jié)：

?????? 1、支點(diǎn)的選取，由于不能隨機(jī)訪問(wèn)第K個(gè)元素，因此每次選擇支點(diǎn)時(shí)可以取待排序那部分鏈表的頭指針。

?????? 2、遍歷量表方式，由于不能從單鏈表的末尾向前遍歷，因此使用兩個(gè)指針?lè)謩e向前向后遍歷的策略實(shí)效，

??????????????? 事實(shí)上，可以可以采用一趟遍歷的方式將較小的元素放到單鏈表的左邊。具體方法為：

??????????????? 1)定義兩個(gè)指針pslow，pfast，其中pslow指向單鏈表的頭結(jié)點(diǎn)，pfast指向單鏈表頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)結(jié)點(diǎn);

????????????? ? 2)使用pfast遍歷單鏈表，每遇到一個(gè)比支點(diǎn)小的元素，就令pslow=pslow->next，然后和pslow進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

?????? 3、交換數(shù)據(jù)方式，直接交換鏈表數(shù)據(jù)指針指向的部分，不必交換鏈表節(jié)點(diǎn)本身。

?????? 基于上述思想的單鏈表快速排序?qū)崿F(xiàn)如下：

/** ? ** 單鏈表的快速排序 ? ** author :liuzhiwei ** date?? :2011-08-07 ? **/#include<iostream> #include<ctime> using namespace std; //單鏈表節(jié)點(diǎn)struct SList {int data;struct SList* next; };void bulid_slist(SList** phead, int n)??? //指向指針的指針 {int i;SList* ptr = *phead;for(i = 0; i < n; ++i){SList* temp = new SList;temp->data = rand() % n;?? //產(chǎn)生n個(gè)n以內(nèi)的隨機(jī)數(shù)temp->next = NULL;if(ptr == NULL){*phead = temp;ptr = temp;}else{ptr->next = temp;ptr = ptr->next;}} }void print_slist(SList* phead)?? //輸出鏈表 {SList *ptr = phead;while(ptr){printf("%d ", ptr->data);ptr = ptr->next;}printf("\n"); }void my_swap(int *a,int *b) {int temp;temp=*a;*a=*b;*b=temp; }void sort_slist(SList* phead, SList* pend)??? //將頭指針為phead，尾指針為pend的鏈表進(jìn)行排序 {if(phead == NULL)return ;if(phead == pend)return ;SList *pslow = phead;SList *pfast = phead->next;SList *ptemp = phead;while(pfast != pend){if(pfast->data < phead->data)??????? //每次都選擇待排序鏈表的頭結(jié)點(diǎn)作為劃分的基準(zhǔn){ptemp = pslow;????????? //ptemp始終為pslow的前驅(qū)結(jié)點(diǎn)pslow = pslow->next;my_swap(&pslow->data , &pfast->data);?????? //pslow指針指向比基準(zhǔn)小的結(jié)點(diǎn)組成的鏈表}pfast = pfast->next;}my_swap(&pslow->data , &phead->data);? //此時(shí)pslow指針指向比基準(zhǔn)小的結(jié)點(diǎn)組成的鏈表的最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)，也就是基準(zhǔn)的位置，所以要與基準(zhǔn)（head結(jié)點(diǎn)）交換sort_slist(phead , pslow);???????????? //ptemp為左右兩部分分割點(diǎn)（基準(zhǔn)）的前一個(gè)結(jié)點(diǎn)sort_slist(pslow->next , NULL);??????? //右部分是比基準(zhǔn)大的結(jié)點(diǎn)組成的鏈表 }void destroy_slist(SList* phead) {SList* ptr = phead;while(ptr){SList* temp = ptr;ptr = ptr->next;delete temp;} }int main(void) {srand(time(NULL));printf("Before sort single list\n");SList* phead = NULL;bulid_slist(&phead, 100);print_slist(phead);printf("After sort single list\n");sort_slist(phead, NULL);print_slist(phead);destroy_slist(phead);system("pause");return 0; }

??????? 第二種方法：

????????選擇鏈表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，然后進(jìn)行比較，比基準(zhǔn)小得節(jié)點(diǎn)放入左面的子鏈表，比基準(zhǔn)大的放入右邊的子鏈表。在對(duì)待排序鏈表掃描一遍之后，左面子鏈表的節(jié)點(diǎn)值都小于基準(zhǔn)的值，右邊子鏈表的值都大于基準(zhǔn)的值，然后把基準(zhǔn)插入到鏈表中，并作為連接兩個(gè)子鏈表的橋梁。然后根據(jù)左、右子鏈表中節(jié)點(diǎn)數(shù)，選擇較小的進(jìn)行遞歸快速排序，而對(duì)數(shù)目較多的則進(jìn)行迭代排序。

????? 排序函數(shù)中使用的變量如下：

struct node *right;?? //右邊子鏈表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)

struct node **left_walk, **right_walk;??? //作為指針，把其指向的節(jié)點(diǎn)加入到相應(yīng)的子鏈表中

struct node *pivot, *old;??? //pivot為基準(zhǔn), old為循環(huán)整個(gè)待排序鏈表的指針

核心代碼如下：

for (old = (*head)->next; old != end; old = old->next) {

????? if (old->data < pivot->data) {? //小于基準(zhǔn),加入到左面的子鏈表,繼續(xù)比較

???????????? ++left_count;

???????? *left_walk = old;??????????? //把該節(jié)點(diǎn)加入到左邊的鏈表中，

???????? left_walk = &(old->next);

} else {????????????????????? //大于基準(zhǔn),加入到右邊的子鏈表，繼續(xù)比較

???????? ++right_count;

???????????? *right_walk = old;??????????

???????????? right_walk = &(old->next);

????? }

}

head為struct node **類型，指向鏈表頭部，end指向鏈表尾部，可為NULL，這段程序的重點(diǎn)在于指針的指針的用法，*left_walk為一個(gè)指向node節(jié)點(diǎn)的指針，說(shuō)的明白點(diǎn)*left_walk的值就是node節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存地址，其實(shí)還有一個(gè)地方也有node的地址，那就是指向node的節(jié)點(diǎn)的next域，故我們可以簡(jiǎn)單的認(rèn)為*left_walk = old就是把指向node節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)的next域改為節(jié)點(diǎn)old的地址，這樣可能造成兩種情況：一種就是*left_walk本來(lái)就指向old節(jié)點(diǎn)，這樣就沒(méi)有改變?nèi)魏胃淖?#xff0c;另一種則是改變了*right_walk指向節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next域，使其指向后部的節(jié)點(diǎn)，中間跳過(guò)了若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，不過(guò)在這里這樣做并不會(huì)造成任何問(wèn)題，因?yàn)殒湵碇械墓?jié)點(diǎn)要么加入到左面的子鏈表中，要么加入到右面的子鏈表中，不會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)丟失的情況。

下面用圖示說(shuō)明下上面的問(wèn)題：

這里假設(shè)鏈表的值一次是5、2、4、6、1。根據(jù)程序首先head = left_walk指向值為5的節(jié)點(diǎn)，old指向值為2的節(jié)點(diǎn)，2小于5，所以加入2到左面的子鏈表中，*left_walk=old，我們知道，*left_walk指向的是第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣做改變了head指針值，使其指向第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后left_walk后移，old后移，4同樣小于5，故繼續(xù)上述操作，但是這是*left_walk和old指向的是同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，沒(méi)有引起任何變化，left_walk和old后移，6大于5，這時(shí)不同就出現(xiàn)了，要把其加入到右邊的子鏈表中，故是*right_walk = old，其實(shí)right_walk初試化為&right，這句話相當(dāng)于right = old，即令old當(dāng)前指向的節(jié)點(diǎn)作為右邊子鏈表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以后大于基準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)都要加入到這個(gè)節(jié)點(diǎn)中，且總是加入到尾部。此時(shí)right_walk,和old后移，1小于5應(yīng)該加入到左邊的子鏈表中，*left_walk = old，此時(shí)*left_walk指向6，故此語(yǔ)句的作用是更改節(jié)點(diǎn)4的next值，把其改為1的地址，這樣6就從原來(lái)的鏈表中脫鉤了，繼續(xù)left_walk和old后移到9節(jié)點(diǎn)，應(yīng)加入到右邊的子鏈表中，此時(shí)*right_walk指向1，故把9節(jié)點(diǎn)加入到6節(jié)點(diǎn)的后面。

這就是基本的排序過(guò)程，然而有一個(gè)問(wèn)題需要搞明白，比如有節(jié)點(diǎn)依次為struct node *a, *b, *c，node **p , p = &b，如果此時(shí)令*p = c，即實(shí)際效果是a->next = c；我們知道這相當(dāng)于該a的next域的值。而p僅僅是一個(gè)指針的指針，它是指向b所指向的節(jié)點(diǎn)的地址的指針，那么當(dāng)我們更改*p的值的時(shí)候怎么會(huì)改到了a的next呢(這個(gè)可以寫程序驗(yàn)證下，確實(shí)如此)？其實(shí)并非如此，我們仔細(xì)的看看程序，left_walk初始化為head，那么第一次執(zhí)行*left_walk是把head指向了左邊鏈表的起始節(jié)點(diǎn)，然后left_walk被賦值為&(old->next)，這句話就有意思了，我們看一看下面在執(zhí)行*left_walk=old時(shí)的情況，可以簡(jiǎn)單的來(lái)個(gè)等價(jià)替換，*left_walk = old也就相當(dāng)于*&(old->next) = old，即old->nex = old，不過(guò)這里的old可不一定是old->next所指向的節(jié)點(diǎn)，應(yīng)為left_walk和right_walk都指向它們的old節(jié)點(diǎn)，但是卻是不同的。

算法到這里并沒(méi)有完，這只是執(zhí)行了一次劃分，把基準(zhǔn)放入了正確的位置，還要繼續(xù)，不過(guò)下面的就比較簡(jiǎn)單了，就是遞歸排序個(gè)數(shù)比較小的子鏈表，迭代處理節(jié)點(diǎn)數(shù)目比較大的子鏈表。

??????? 完整的代碼如下：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> //鏈表節(jié)點(diǎn) struct node {int data; struct node *next; }; //鏈表快排序函數(shù) void QListSort(struct node **head,struct node *h); //打印鏈表 void print_list(struct node *head) {struct node *p; for (p = head; p != NULL; p = p->next){ printf("%d ", p->data); } printf("\n"); } int main(void) {struct node *head = NULL; struct node *p; int i; /** * 初始化鏈表 */ srand((unsigned)time(NULL)); for (i = 1; i < 11; ++i){ p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); p->data = rand() % 100 + 1;if(head == NULL){head = p;head->next = NULL;}else{p->next = head->next;head->next = p;}}print_list(head);printf("---------------------------------\n");QListSort(&head,NULL);print_list(head);system("pause");return 0; } void QListSort(struct node **head, struct node *end) {struct node *right; struct node **left_walk, **right_walk; struct node *pivot, *old; int count, left_count, right_count; if (*head == end)return; do { pivot = *head; left_walk = head;right_walk = &right; left_count = right_count = 0; //取第一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為比較的基準(zhǔn)，小于基準(zhǔn)的在左面的子鏈表中， //大于基準(zhǔn)的在右邊的子鏈表中 for (old = (*head)->next; old != end; old = old->next){ if (old->data < pivot->data){ //小于基準(zhǔn),加入到左面的子鏈表,繼續(xù)比較 ++left_count; *left_walk = old; //把該節(jié)點(diǎn)加入到左邊的鏈表中， left_walk = &(old->next); }else{ //大于基準(zhǔn),加入到右邊的子鏈表，繼續(xù)比較 ++right_count; *right_walk = old; right_walk = &(old->next); } } //合并鏈表 *right_walk = end; //結(jié)束右鏈表 *left_walk = pivot; //把基準(zhǔn)置于正確的位置上 pivot->next = right; //把鏈表合并 //對(duì)較小的子鏈表進(jìn)行快排序，較大的子鏈表進(jìn)行迭代排序。 if(left_walk > right_walk){QListSort(&(pivot->next), end); end = pivot; count = left_count; }else{ QListSort(head, pivot); head = &(pivot->next); count = right_count; } }while (count > 1); }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的单链表的快速排序的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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