148. Sort List (java 给单链表排序)

题目：Sort a linked list in O(n log n) time using constant space complexity.

分析：给单链表排序，要求时间复杂度是O(nlogn)，空间复杂度是O(1)。时间复杂度为O(nlogn)的排序算法有快速排序和归并排序，

但是，对于单链表来说，进行元素之间的交换比较复杂，但是连接两个有序链表相对简单，因此这里采用归并排序的思路。

编码：

public ListNode sortList(ListNode head) {
if(head == null || head.next == null)
return head;
//找到链表的中间节点，一快一慢两个指针
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
ListNode pre = null; //记录第一部分的最后一个节点
//将单链表划分为两部分
while(fast != null && fast.next != null){
fast = fast.next.next;
pre = slow;
slow = slow.next;
}

//将两部分分割开
if(pre != null)
pre.next = null;

//分别对两部分递归排序
ListNode l1 = sortList(head);
ListNode l2 = sortList(slow);

return merge(l1,l2); //归并

}

//归并两个有序序列
public ListNode merge(ListNode l1,ListNode l2){
if(l1 == null)
return l2;
if(l2 == null)
return l1;
ListNode l = new ListNode(-1);
ListNode newHead = l;
while(l1 != null && l2 != null){
if(l1.val < l2.val){
newHead.next = l1; //这里利用单链表的性质，不使用额外的空间，使得空间复杂度为O(1)
l1 = l1.next;
newHead = newHead.next;
} else {
newHead.next = l2;
l2 = l2.next;
newHead = newHead.next;
}
}

if(l1 != null)
newHead.next = l1;
if(l2 != null)
newHead.next = l2;
return l.next;
}