对链表使用插入排序的C语言实现示例

简介: 对链表使用插入排序的C语言实现示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 定义链表节点结构体
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
};
// 插入排序函数
struct ListNode* insertionSortList(struct ListNode* head) {
    if (head == NULL || head->next == NULL) {
        return head;
    }
    struct ListNode dummy;
    dummy.next = NULL;
    struct ListNode* current = head;
    while (current != NULL) {
        struct ListNode* prev = &dummy;
        struct ListNode* nextNode = current->next;
        // 在已排序的链表中找到插入位置
        while (prev->next != NULL && prev->next->val < current->val) {
            prev = prev->next;
        }
        // 插入当前节点
        current->next = prev->next;
        prev->next = current;
        // 继续处理下一个节点
        current = nextNode;
    }
    return dummy.next;
}
// 创建新节点
struct ListNode* createNode(int val) {
    struct ListNode* newNode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    newNode->val = val;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}
// 打印链表
void printList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* current = head;
    while (current != NULL) {
        printf("%d ", current->val);
        current = current->next;
    }
    printf("\n");
}
// 释放链表节点的内存
void freeList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* current = head;
    while (current != NULL) {
        struct ListNode* temp = current;
        current = current->next;
        free(temp);
    }
}
int main() {
    // 创建示例链表: 4 -> 2 -> 1 -> 3
    struct ListNode* head = createNode(4);
    head->next = createNode(2);
    head->next->next = createNode(1);
    head->next->next->next = createNode(3);
    printf("Original list: ");
    printList(head);
    // 对链表进行插入排序
    head = insertionSortList(head);
    printf("Sorted list: ");
    printList(head);
    // 释放链表节点的内存
    freeList(head);
    return 0;
}

在这个示例中,我们定义了 insertionSortList 函数用于对链表进行插入排序。然后,在 main 函数中创建了示例链表,调用 insertionSortList 函数进行排序,并打印结果。最后,释放了链表节点的内存。

插入排序的时间复杂度为O(n^2),在某些情况下比归并排序的O(nlogn)更有效。

  1. 特殊情况处理: 首先,我们检查链表是否为空或者只有一个节点。如果是这样,那么链表已经是有序的,不需要进行排序,直接返回原链表。
  2. 创建一个哑节点: 我们创建一个名为 dummy 的哑节点,它的作用是作为新链表的头部。这样做的好处是,哑节点可以简化插入操作的边界情况处理,同时也可以减少对头节点是否变化的判断。
  3. 遍历链表: 我们使用一个指针 current 来遍历原始链表。在每次迭代中,我们将 current 指向的节点从原始链表中取下,准备将其插入到新链表中。
  4. 在新链表中找到插入位置: 我们需要在新链表中找到正确的插入位置,使得新节点能够保持有序。为了做到这一点,我们从哑节点开始,沿着新链表向后遍历,直到找到插入位置或者到达链表末尾。
  5. 插入节点: 一旦找到了正确的插入位置,我们就将当前节点插入到新链表中。具体操作是,将当前节点的 next 指针指向插入位置节点的下一个节点,然后将插入位置节点的 next 指针指向当前节点。这样就成功地将当前节点插入到了新链表中。
  6. 继续遍历: 接着,我们继续遍历原始链表,重复上述步骤,直到所有节点都被插入到了新链表中。
  7. 返回结果: 最后,我们返回新链表的头部,即哑节点的下一个节点,作为排序后的链表。

在代码中,我们用 struct ListNode* prev 来记录当前节点在新链表中的插入位置的前一个节点,这样可以更方便地进行插入操作。另外,我们使用了一个 nextNode 指针来保存当前节点的下一个节点,以便在插入操作后继续遍历原始链表。

 

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