C++ 五大链表排序（冒泡、插入、选择、归并、快排）

一、简单总结：

1.冒泡：不断把大的往后移一步，维护排序终点；

2.插入：维护排序起点，从链表起点开始找插入位置，把小的往前插；

3.选择：维护排序起点，把最小挑出来放前面（注意：链表如果不允许交换值，因为对于每个节点都要维护pre, cur, next，因此可能造成排序起点的cur与最小节点的pre重叠的现象，需要分类讨论，祥见代码）；

4.归并：两个辅助函数，findMid()负责寻找链表中间点，mergeTwoList()负责合并两个有序链表；

主程序，先递归将链表拆分（注意把中间点的next置为nullptr，否则会导致findMid()错误），拆分完不断两两合并链表，得到有序链表；

5.快排：只能将最左边的节点作为参照数(Pivot)，快慢指针，快指针负责找比pivot小的节点，慢指针负责不断将大于等于pivot的节点与快指针节点进行值交换，其它思想与数组快排相同；

二、代码及注释

#include<iostream>
using namespace std;struct ListNode {int val;ListNode* next;ListNode() :val(0), next(nullptr) {};ListNode(int _val) :val(_val), next(nullptr) {};
};void print_list(ListNode* head) {ListNode* cur = head;while (cur) {cout << cur->val << " ";cur = cur->next;}cout << endl;
}// 冒泡排序
ListNode* bubble_sort(ListNode* head) {ListNode* dummy = new ListNode();dummy->next = head;ListNode* tail = nullptr; // 维护遍历终点// 不断把大的值往右转移，遍历终点总是能变成最大值，再更新遍历终点while (tail != head) {ListNode* pre = dummy;ListNode* cur = pre->next;ListNode* nxt = cur->next;while (nxt != tail) {if (nxt->val < cur->val) { // 穿针引线交换节点pre->next = nxt;cur->next = nxt->next;nxt->next = cur;}else {cur = cur->next;}pre = pre->next;nxt = cur->next;}tail = cur;}head = dummy->next;dummy = nullptr;delete dummy;return head;
}// 插入排序
ListNode* insert_sort(ListNode* head) {ListNode* dummy = new ListNode();dummy->next = head; ListNode* last_sorted = head; // 维护遍历起点ListNode* cur = head->next;while (cur) {// 如果排序起点<=当前节点值，说明位置正确，不用插入if (last_sorted->val <= cur->val) {last_sorted = last_sorted->next;}else {// 从开始往后遍历找到插入位置ListNode* pre = dummy;while (pre->next->val <= cur->val) pre = pre->next;last_sorted->next = cur->next;cur->next = pre->next;pre->next = cur;}cur = last_sorted->next;}head = dummy->next;dummy = nullptr;delete dummy;return head;
}// 选择排序
ListNode* select_sort(ListNode* head) {ListNode* dummy = new ListNode();dummy->next = head;ListNode* last_sorted = dummy; // 维护遍历起点while (last_sorted->next) {ListNode* pre = last_sorted;ListNode* cur = last_sorted->next;ListNode* min_cur = cur;ListNode* min_pre = pre;// 从遍历起点开始，寻找链表中的最小值while (cur) {if (cur->val < min_cur->val) {min_cur = cur;min_pre = pre;}cur = cur->next;pre = pre->next;}cur = last_sorted->next;pre = last_sorted;if (min_cur != cur) { // 如果存在比出发点小的最小节点if (min_pre == cur) { // 注意：可能会出现最小节点的前继节点刚好是cur节点的情况cur->next = min_cur->next;min_cur->next = cur;pre->next = min_cur;}else { ListNode* nxt = cur->next;min_pre->next = cur;cur->next = min_cur->next;pre->next = min_cur;min_cur->next = nxt;}}last_sorted = last_sorted->next;}head = dummy->next;dummy = nullptr;delete dummy;return head;
}// 归并排序
ListNode* mergeTowList(ListNode* L1, ListNode* L2) { // 合并两条有序链表if (!L1 || !L2) return L1 ? L1 : L2;if (L1->val < L2->val) {L1->next = mergeTowList(L1->next, L2);return L1;}else {L2->next = mergeTowList(L1, L2->next);return L2;}
}ListNode* findMid(ListNode* head) { // 找到链表中间点if (!head || !head->next) return head;   // 这里head->next也要考虑ListNode* slow = head, * fast = head->next; // 0 1 2 3 得到 1while (fast && fast->next) {slow = slow->next;fast = fast->next->next;}return slow;
}ListNode* merge_sort(ListNode* head) {if (!head || !head->next) return head; // 这里不要等到head == nullptr再返回，不然会栈溢出ListNode* mid = findMid(head);ListNode* nxt = mid->next; mid->next = nullptr; // 将链表拆成两条，这里必须断开，不然findMid返回结果出错ListNode* left = merge_sort(head);ListNode* right = merge_sort(nxt);return mergeTowList(left, right); // 合并两条排序链表
}// 快速排序
void q_sort(ListNode* head, ListNode* tail) {if (head == tail || head->next == tail) return; // head->next == tail直接返回(单个节点)ListNode* slow = head, *fast = head;int pivot = head->val;while (fast != tail) {if (fast->val < pivot) { // 如果快指针的值小于隔板值，慢指针往前一步，交换慢指针与快指针的值(因为此时慢指针肯定满足 >= pivot)slow = slow->next;int tmp = slow->val;slow->val = fast->val;fast->val = tmp;}fast = fast->next;}// 最后将隔板值换到中间，形成隔板左边都< pivot 隔板右边都 >= pivothead->val = slow->val;slow->val = pivot;q_sort(head, slow->next);q_sort(slow->next, tail);
}
ListNode* quick_sort(ListNode* head) {q_sort(head, nullptr);return head;
}//int main() {
//  srand((unsigned)time(NULL));
//  ListNode* head = new ListNode(rand() % 20);
//  ListNode* cur = head;
//  for (int i = 0; i < 9; ++i) {
//      cur->next = new ListNode(rand() % 20);
//      cur = cur->next;
//  }
//  print_list(head);
//  //head = insert_sort(head);
//  //head = bubble_sort(head);
//  //head = select_sort(head);
//  //head = merge_sort(head);
//  // head = quick_sort(head);
//  print_list(head);
//  while (head) {
//      ListNode* tmp = head->next;
//      delete head;
//      head = tmp;
//  }
//  return 0;
//}

仅作笔记使用~~如有错误还请指正！！！多谢！！如果觉得有帮助可以随便点点赞哈哈哈，溜了溜了~~~

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