单链表排序之选择排序

通过这个理解单链表的排序方法
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单链表排序是单链表的常见编程任务之一,也是面试中经常出现的题目。单链表排序的关键是交换算法,需要额外考虑。选择排序是比较直观的排序算法之一,这里就使用选择排序实现单链表的排序。

如果需要对选择排序复习一下,传送门:算法导论:选择排序的原理与实现

C实现代码如下:

LinkList SelectSort2(LinkList L)
{
    LinkList p,q,small;
    int temp;

    for(p = L->next; p->next != NULL; p = p->next)
    {
        small = p;
        for(q = p->next; q; q = q->next)
        {
            if(q->data < small->data)
            {
                small = q;
            }
        }
        printf("循环后,获得最小值为:%d, 此时链表为:", small->data);
        if(small != p)
        {
            temp = p->data;
            p->data = small->data;
            small->data = temp;
        }
        ListTraverse(L);
    }
    printf("输出排序后的数字:\n");
    return L;
}

或者

LinkList SelectSort(LinkList L)
{
    LinkList first;     /*排列后有序链的表头指针*/
    LinkList tail;      /*排列后有序链的表尾指针*/
    LinkList p_min;     /*保留键值更小的节点的前驱节点的指针*/
    LinkList min;       /*存储最小节点*/
    LinkList p;         /*当前比较的节点*/

    first = NULL;
    while (L != NULL) /*在链表中找键值最小的节点。*/
    {
        /*注意:这里for语句就是体现选择排序思想的地方*/
        for (p=L,min=L; p->next!=NULL; p=p->next) /*循环遍历链表中的节点,找出此时最小的节点。*/
        {
            if (p->next->data < min->data) /*找到一个比当前min小的节点。*/
            {
                p_min = p; /*保存找到节点的前驱节点:显然p->next的前驱节点是p。*/
                min = p->next; /*保存键值更小的节点。*/
            }
        }

        /*上面for语句结束后,就要做两件事;
            一是把它放入有序链表中;
            二是根据相应的条件判断,安排它离开原来的链表。*/

        /*第一件事*/
        if (first == NULL) /*如果有序链表目前还是一个空链表*/
        {
            first = min; /*第一次找到键值最小的节点。*/
            tail = min; /*注意:尾指针让它指向最后的一个节点。*/
        }
        else /*有序链表中已经有节点*/
        {
            tail->next = min; /*把刚找到的最小节点放到最后,即让尾指针的next指向它。*/
            tail = min; /*尾指针也要指向它。*/
        }
        /*第二件事*/
        if (min == L) /*如果找到的最小节点就是第一个节点*/
        {
            //printf("表头%d已经是最小,当前结点后移。\n", min->data);
            L = L->next; /*显然让head指向原head->next,即第二个节点,就OK*/
        }
        else /*如果不是第一个节点*/
        {
            p_min->next = min->next; /*前次最小节点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表。*/
        }
    }
    if (first != NULL) /*循环结束得到有序链表first*/
    {
        tail->next = NULL; /*单向链表的最后一个节点的next应该指向NULL*/
    }
    L = first;
    return L;
}

完整的可执行程序:

#include "stdio.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */

typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
} Node;
typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */

Status visit(ElemType c)
{
    printf("->%d",c);
    return OK;
}

/* 初始化顺序线性表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
    *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
    if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
        return ERROR;
    (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */

    return OK;
}

/* 初始条件:顺序线性表L已存在。操作结果:返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
    int i=0;
    LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
    while(p)
    {
        i++;
        p=p->next;
    }
    return i;
}

/* 初始条件:顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果:依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
    LinkList p=L->next;
    while(p)
    {
        visit(p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

/*  随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(尾插法) */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
    LinkList p,r;
    int i;
    srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
    r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */
    for (i=0; i < n; i++)
    {
        p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
        p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */
        r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
        r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
    }
    r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
}

LinkList SelectSort2(LinkList L)
{
    LinkList p,q,small;
    int temp;

    for(p = L->next; p->next != NULL; p = p->next)
    {
        small = p;
        for(q = p->next; q; q = q->next)
        {
            if(q->data < small->data)
            {
                small = q;
            }
        }
        printf("循环后,获得最小值为:%d, 此时链表为:", small->data);
        if(small != p)
        {
            temp = p->data;
            p->data = small->data;
            small->data = temp;
        }
        ListTraverse(L);
    }
    printf("输出排序后的数字:\n");
    return L;
}

LinkList SelectSort(LinkList L)
{
    LinkList first;     /*排列后有序链的表头指针*/
    LinkList tail;      /*排列后有序链的表尾指针*/
    LinkList p_min;     /*保留键值更小的节点的前驱节点的指针*/
    LinkList min;       /*存储最小节点*/
    LinkList p;         /*当前比较的节点*/

    first = NULL;
    while (L != NULL) /*在链表中找键值最小的节点。*/
    {
        /*注意:这里for语句就是体现选择排序思想的地方*/
        for (p=L,min=L; p->next!=NULL; p=p->next) /*循环遍历链表中的节点,找出此时最小的节点。*/
        {
            if (p->next->data < min->data) /*找到一个比当前min小的节点。*/
            {
                p_min = p; /*保存找到节点的前驱节点:显然p->next的前驱节点是p。*/
                min = p->next; /*保存键值更小的节点。*/
            }
        }

        /*上面for语句结束后,就要做两件事;
            一是把它放入有序链表中;
            二是根据相应的条件判断,安排它离开原来的链表。*/

        /*第一件事*/
        if (first == NULL) /*如果有序链表目前还是一个空链表*/
        {
            first = min; /*第一次找到键值最小的节点。*/
            tail = min; /*注意:尾指针让它指向最后的一个节点。*/
        }
        else /*有序链表中已经有节点*/
        {
            tail->next = min; /*把刚找到的最小节点放到最后,即让尾指针的next指向它。*/
            tail = min; /*尾指针也要指向它。*/
        }
        /*第二件事*/
        if (min == L) /*如果找到的最小节点就是第一个节点*/
        {
            //printf("表头%d已经是最小,当前结点后移。\n", min->data);
            L = L->next; /*显然让head指向原head->next,即第二个节点,就OK*/
        }
        else /*如果不是第一个节点*/
        {
            p_min->next = min->next; /*前次最小节点的next指向当前min的next,这样就让min离开了原链表。*/
        }
    }
    if (first != NULL) /*循环结束得到有序链表first*/
    {
        tail->next = NULL; /*单向链表的最后一个节点的next应该指向NULL*/
    }
    L = first;
    return L;
}

int main()
{
    LinkList L;
    Status i;
    char opp;
    ElemType e;
    int find;
    int tmp;

    i=InitList(&L);
    printf("初始化L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

    printf("\n1.查看链表 \n2.创建链表(尾插法) \n3.链表长度 \n4.交换两个结点 \n0.退出 \n请选择你的操作:\n");
    while(opp != '0')
    {
        scanf("%c",&opp);
        switch(opp)
        {
        case '1':
            ListTraverse(L);
            printf("\n");
            break;

        case '2':
            CreateListTail(&L,10);
            printf("整体创建L的元素(尾插法):\n");
            ListTraverse(L);
            printf("\n");
            break;

        case '3':
            //clearList(pHead);   //清空链表
            printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
            printf("\n");
            break;

        case '4':
            L = SelectSort2(L);
            //printf("%d \n", find);
            ListTraverse(L);
            printf("\n");
            break;

        case '0':
            exit(0);
        }
    }
}

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