深入單鏈表的快速排序詳解

單鏈表的快排序和陣列的快排序基本思想相同，同樣是基於劃分，但是又有很大的不同：單鏈表不支援基於下標的訪問。故書中把待排序的鍊錶拆分為2個子鍊錶。為了簡單起見，選擇鍊錶的第乙個節點作為基準，然後進行比較，比基準小得節點放入左面的子鍊錶，比基準大的放入右邊的子鍊錶。在對待排序鍊錶掃瞄一遍之後，左邊子鍊錶的節點值都小於基準的值，右邊子鍊錶的值都大於基準的值，然後把基準插入到鍊錶中，並作為連線兩個子鍊錶的橋梁。然後分別對左、右兩個子鍊錶進行遞迴快速排序，以提高效能。

但是，由於單鏈表不能像陣列那樣隨機儲存，和陣列的快排序相比較，還是有一些需要注意的細節：

1、支點的選取，由於不能隨機訪問第k個元素，因此每次選擇支點時可以取待排序那部分鍊錶的頭指標。

2、遍歷量表方式，由於不能從單鏈表的末尾向前遍歷，因此使用兩個指標分別向前向後遍歷的策略實效，

事實上，可以可以採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)定義兩個指標pslow，pfast，其中pslow指向單鏈表的頭結點，pfast指向單鏈表頭結點的下乙個結點;

2)使用pfast遍歷單鏈表，每遇到乙個比支點小的元素，就令pslow=pslow->next，然後和pslow進行資料交換。

3、交換資料方式，直接交換鍊錶資料指標指向的部分，不必交換鍊錶節點本身。oyeuvaoncg

基於上述思想的單鏈表快速排序實現如下：

複製** **如下:

/**

** 單鏈表的快速排序

** author :liuzhiwei

** date :2011-08-07

**/#include

#include

using namespace std;

//單鏈表節點

struct slist

;void bulid_slist(slist** phead, int n) //指向指標的指標

else

}}void print_slist(slist* phead) //輸出鍊錶

printf("\n");

}void my_swap(int *a,int *b)

void sort_slist(slist* phead, slist* pend) //將頭指標為phead，尾指標為pend的鍊錶進行排序

pfast = pfast->next;

}my_swap(&pslow->data , &phead->data); //此時pslow指標指向比基準小的結點組成的鍊錶的最後乙個結點，也就是基準的位置，所以要與基準（head結點）交換

sort_slist(phead , pslow); //ptemp為左右兩部分分割點（基準）的前乙個結點

sort_slist(pslow->next , null); //右部分是比基準大的結點組成的鍊錶

}void destroy_slist(slist* phead)

}int main(void)

第二種方法：

選擇鍊錶的第乙個節點作為基準，然後進行比較，比基準小得節點放入左面的子鍊錶，比基準大的放入右邊的子鍊錶。在對待排序鍊錶掃瞄一遍之後，左面子鍊錶的節點值都小於基準的值，右邊子鍊錶的值都大於基準的值，然後把基準插入到鍊錶中，並作為連線兩個子鍊錶的橋梁。然後根據左、右子鍊錶中節點數，選擇較小的進行遞迴快速排序，而對數目較多的則進行迭代排序。

排序函式中使用的變數如下：

複製** **如下:

struct node *right; //右邊子鍊錶的第乙個節點

struct node **left_walk, **right_walk; //作為指標，把其指向的節點加入到相應的子鍊錶中

struct node *pivot, *old; //pivot為基準, old為迴圈整個待排序鍊錶的指標

核心**如下：

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

} head為struct node 程式設計客棧**型別，指向鍊錶頭部，end指向鍊錶尾部，可為null，這段程式的重點在於指標的指標的用法，*left_walk為乙個指向node節點的指標，說的明白點*left_walk的值就是node節點的記憶體位址，其實還有乙個地方也有node的位址，那就是指向node的節點的next域，故我們可以簡單的認為*left_walk = old就是把指向node節點的節點的next域改為節點old的位址，這樣可能造成兩種情況：一種就是*left_walk本來就指向old節點，這樣就沒有改變任何改變，另一種則是改變了*right_walk指向節點的前乙個節點的next域，使其指向後部的節點，中間跳過了若干個節點，不過在這裡這樣做並不會造成任何問題，因為鍊錶中的節點要麼加入到左面的子鍊錶中，要麼加入到右面的子鍊錶中，不會出現節點丟失的情況。

下面用圖示說明下上面的問題：

這裡假設鍊錶的值一次是5、2、4、6、1。根據程式首先head = left_walk指向值為5的節點，old指向值為2的節點，2小於5，所以加入2到左面的子鍊錶中，*left_walk=old，我們知道，*left_walk指向的是第乙個節點，這樣做改變了head指標值，使其指向第二個節點，然後left_walk後移，old後移，4同樣小於5，故繼續上述操作，但是這是*left_walk和old指向的是同乙個節點，沒有引起任何變化，left_walk和old後移，6大於5，這時不同就出現了，要把其加入到右邊的子鍊錶中，故是*right_walk = old，其實right_walk初試化為&right，這句話相當於right = old，即令old當前指向的節點作為右邊子鍊錶的第乙個節點，以後大於基準的節點都要加入到這個節點中，且總是加入到尾部。此時right_walk,和old後移，1小於5應該加入到左邊的子鍊錶中，*left_walk = old，此時*left_walk指向6，故此語句的作用是更改節點4的next值，把其改為1的位址，這樣6就從原來的鍊錶中脫鉤了，繼續left_walk和old後移到9節點，應加入到右邊的子鍊錶中，此時*right_walk指向1，故把9節點加入到6節點的後面。

這就是基本的排序過程，然而有乙個問題需要搞明白，比如有節點依次為struct node *a, *b, *c，node **p , p = &b，如果此時令*p = c，即實際效果是a->next = c；我們知道這相當於該a的next域的值。而p僅僅是乙個指標的指標，它是指向b所指向的節點的位址的指標，那麼當我們更改*p的值的時候怎麼會改到了a的next呢(這個可以寫程式驗證下，確實如此)？其實並非如此，我們仔細的看看程式，left_walk初始化為head，那麼第一次執行*left_walk是把head指向了左邊鍊錶的起始節點，然後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行*left_walk=old時的情況，可以簡單的來個等價替換，*left_walk = old也就相當於*&(old->next) = old，即old->nex = old，不過這裡的old可不一定是old->next所指向的節點，應為left_walk和right_walk都指向它們的old節點，但是卻是不同的。

演算法到這裡並沒有完，這只是執行了一次劃分，把基準放入了正確的位置，還要繼續，不過下面的就比較簡單了，就是遞迴排序個數比較小的子鍊錶，迭代處理節點數目比較大的子鍊錶。

完整的**如下：

複製** **如下:

#include

//鍊錶節點

struct node

;

//鍊錶快排序函式

void qlistsort(struct node **head,struct node *h);

//列印鍊錶

void print_list(struct node *head)

printf("\n");

}

int main(void)

else

}print_list(head);

printf("---------------------------------\n");

qlistsort(&head,null);

print_list(head);

system("pause");

return 0;

}

void qlistsort(struct node **head, struct node *end)

else

}

//合併鍊錶

*right_walk = end; //結束右鍊錶

*left_walk = pivot; //把基準置於正確的位置上

pivot->next = right; //把鍊錶合併

//對較小的子鍊錶進行快排序，較大的子鍊錶進行迭代排序。

if(left_walk > right_walk)

else

} while (count > 1);

}

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單鏈表快速排序

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