链表基本排序(逆置、冒泡、选择、插入)
2017-07-25 21:47
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单链表的反序
单向链表的反序图示：---->[1]---->[2]---->[3]...---->
---->[NULL]（原链表）
1->next 2->next 3->next n->next head
head 1->next 2->next 3->next n->next
[NULL]<----[1]<----[2]<----[3]<----...
<----（反序后的链表）
反序也就是头指针指向最后一个结点，然后最后一个结点指向倒数第二个结点，以此类推，直到第一个结点指向空指针
实现方法：
（1）首先考虑如何能实现整个反序过程，很容易想到必须有一个指针P1进行读取每个结点，将每个结点的指向改变，还要有一个指针P2来存储每次要更改的那个指向，然后还要有一个临时指针P用来存储需要更改的指针的下一个指针。
（2）先将各个功能指针初始化，P1指向头指针，P2指向空指针；
（3）先用P把下一个要截取的结点储存起来，然后开始改变当前结点的指向
（4）改变要指向的结点P2，P1移动到下一个结点，循环遍历
struct num *Reverse(struct *pHead)
{
struct *p1; //用来遍历结点一个一个截取结点
struct *p2; //用来储存要指向的结点
struct *p; //用来保存下一个要截取的结点
p1=pHead; //从头指针开始遍历
p2=NULL; //第一个要指向空指针
while(p1!=NULL)
{
p=p1->next; //保存下一个结点
p1->next=p2; //改变该结点的指向
p2=p1; //将下一个要指向的结点替换掉上一个
p1=p; //移动下标到下一个结点
}
pHead=p1; //头指针指向最后，改变顺序呢
return pHead;
}
单链表的选择排序
（1）基本思想：对单链表进行选择排序的基本思想和数组基本一样，选择一个结点或者元素和其他进行比较，每次找出剩下成员中最小的那个，因为单链表和数组有差异，因此在一些操作上有差别，对于链表，则是选出一个结点进行比较，然后将最小的结点放入另一个空链表中，依次类推，直到将原链表排成有序链表。
（2）
单向链表的选择排序图示：
---->[1]---->[3]---->[2]...---->
---->[NULL]（原链表）
head 1->next 3->next 2->next n->next
---->[NULL]（空链表）
first
tail
---->[1]---->[2]---->[3]...---->
---->[NULL]（排序后链表）
first 1->next 2->next 3->next tail->next
（3）实现方法：
1.从第一个结点开始，找到最小的，放进另一个空链表中
2.空链表中放入第一个结点，形成一个有序链表，并将找到的结点从原链表中分离出来，不在让其参与下一次寻找
3.继续在原链表中找最小的，将其放入 有序链表的尾指针的next，然后将其标记为尾指针
4.需注意：
①所找到最小的结点是否是头结点，需要分情况讨论
②所放入的结点是否是第一个放入的结点，也需要分情况讨论
struct num *SelectSort(struct num *pHead)
{
struct num *first; // 排序后有序链表的头指针
struct num *tail; //排序后有序链表的尾指针
struct num *p_min; //用来储存所找到 最小结点的前驱结点
struct num *min; //储存最小结点
struct num *p; //提取每一个结点记性比较
first=NULL; //将未放入结点的头指针指向空
while(pHead!=NULL) //当所有结点都被分离以后头指针指向空，跳出循环
{
for(p=pHead,min=pHead;p->next!=NULL;p=p->next)//循环遍历链表中的结点，判断p->next是否 指到最后的节点
{
if(p->next->number<min->number)
{
p_min=p;
min=p->next; //找出最小的结点，并保存其前驱结点
}
}
if(first==NULL) //如果有序链表还是一个空链表
{
first=min; //第一个结点即是头指针又是尾指针
tail=min;
}
else
{
tail->next=min; //将取出的结点和有序链表链接起来并标记为尾指针
tail=min;
}
if(min==pHead) //如果找到最小的结点是头结点
pHead=pHead->next; //将头结点指向第二个结点
else
p_min->next=min->next; //否则就是去除的结点前驱指向其后继结点
}
if(first!=NULL)
tail->next=NULL; //单链表最后一个结点指向空指针
pHead=first;
return pHead;
}
单链表的插入排序
（1）基本思想：依然和数组类似，显示取出第一个结点作为有序数组，然后依次将后面的结点插入到相应位置
（2）
单向链表的直接插入排序图示：
---->[1]---->[3]---->[2]...---->
---->[NULL]（原链表）
head 1->next 3->next 2->next n->next
---->[1]---->[NULL]（从原链表中取第1个节点作为只有一个节点的有序链表）
head
图11
---->[3]---->[2]...---->
---->[NULL]（原链表剩下用于直接插入排序的节点）
first 3->next 2->next n->next
图12
---->[1]---->[2]---->[3]...---->
---->[NULL]（排序后链表）
head 1->next 2->next 3->next n->next
struct num *InsertSort(struct num *pHead)
{
struct num *first; //作为剩下待排序的链表的头指针
struct num *t; //临时变量，保存准备插入的结点
struct num *p,*q; //临时变量，表示要插入位置前后两个结点
first=pHead->next; //将第一个结点看做有序数列，从第二个结点开始待插入
pHead->next=NULL; //未插入结点时，头指针指向空
while(first!=NULL) //遍历剩下未插入的结点
{
for(t=first,q=pHead;((q!=NULL)&&(q->number<t->number));p=q;q=q->next);
//此循环是在有序链表中找到插入的位置
first=first->next; //将待插入的结点从无序链表中分离
if(q==pHead) //插在第一个结点之前
{
pHead=t;
}
else
{
p->next=t; //p是q的前驱
}
t->next=q; //完成插入操作
}
return pHead;
}
单链表冒泡排序
（1）基本思想：对链表的冒泡排序和对数组冒泡排序的基本思想是一样的，每次比较相邻两个数的大小，进行交换。
（2）单链表冒泡排序示意图
单向链表的冒泡排序图示：
---->[1]---->[3]---->[2]...---->
---->[NULL]（原链表）
head 1->next 3->next 2->next n->next
---->[1]---->[2]---->[3]...---->
---->[NULL]（排序后链表）
head 1->next 2->next 3->next n->next
有N个节点的链表冒泡排序
任意两个相邻节点p、q位置互换图示:
假设p1->next指向p，那么显然p1->next->next就指向q,
p1->next->next->next就指向q的后继节点，我们用p2保存
p1->next->next指针。即：p2=p1->next->next，则有：
[ ]---->[p]---------->[q]---->[ ]（排序前）
p1->next p1->next->next p2->next
[ ]---->[q]---------->[p]---->[ ]（排序后）
（3）实现方法：
（1）基本实现思路是，相邻两个结点，比较得出较小的结点，将其从原来链表中分离，然后插入到较大结点之前，要注意链表的连续和完整性
（2）设置一个标记可以将每趟排完序的最后位置记录下来，下一趟可以到那个位置停止，那个位置以后的结点都已经有序。
struct num *BubbleSort(struct num *pHead)
{
struct num *flag; //控制循环比较终止位置的标志
struct num *p; //临时指针变量，用来储存已经排好序的位置
struct num *p1,p2;
p1=(struct num *)malloc(sizeof(struct num));
p1->next=pHead; //这里增加一个结点是给要排序的链表增加一个前驱，方便对前两个结点进行排序
pHead=p1; //排序完成后将P1结点释放掉
for(flag=NULL;flag!=pHead;flag=p) //设置标志，控制循环趟数
{
for(p1=pHead;p1->next->next!=flag;p1=p1->next) //循环遍历到标记处
{
if(p1->next->number>p1->next->next->number) //比较相邻两个结点的大小
{
p2=p1->next->next; //取出后一个结点
p1->next->next=p2->next; //将较大结点和较小结点的后驱连接
p2->next=p1->next; //取出的结点放到较大结点之前
p1->next=p2; //较小结点和较大结点的前驱连接
p=p1->next->next; //记录下每次排序的位置，传给flag
}
}
}
p1=pHead; //把P1原来储存的信息去掉
pHead=pHead->next; //将头指针指向原来的头结点
free(p1); //释放P1
p1=NULL; //p1置为空，保证不产生“野指针”，即地址不确定的指针
return pHead;
}
有序链表插入结点
有序链表插入节点示意图：---->[NULL]（空有序链表）
head
图18：空有序链表（空有序链表好解决，直接让head指向它就是了。）
以下讨论不为空的有序链表。
---->[1]---->[2]---->[3]...---->
---->[NULL]（有序链表）
head 1->next 2->next 3->next n->next
图18：有N个节点的有序链表
插入node节点的位置有两种情况：一是第一个节点前，二是其它节点前或后。
---->[node]---->[1]---->[2]---->[3]...---->
---->[NULL]
head node->next 1->next 2->next 3->next n->next
图19：node节点插在第一个节点前
---->[1]---->[2]---->[3]...---->[node]...---->
---->[NULL]
head 1->next 2->next 3->next node->next n->next
struct num *SortInsert (struct num *pHead, struct num *node)
{
struct num *p; //P用来保存当前要比较的结点
struct num *t; //临时指针变量
if (pHead==NULL) //处理空的有序链表
{
pHead=node;
node->next=NULL;
n+= 1; //插入完毕，节点总数加1
return pHead;
}
p=pHead; //当有序链表不为空
while(p->num <node->num&&p!=NULL) //p指向的节点的学号比插入节点的学号小，并且它不等于NULL
{
t=p; //保存当前节点的前驱，以便后面判断后处理
p=p->next; //后移一个节点
}
if (p==pHead) //刚好插入第一个节点之前
{
node->next=p;
pHead=node;
}
else //插入其它节点之后
{
t->next=node; //把node节点加进去
node->next=p;
}
n+= 1; //插入完毕，节点总数加
return pHead;
}
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