c++ 如何使用冒泡排序对链表进行排序?

yi0zb3m4  于 2023-04-08  发布在  其他
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我尝试使用冒泡排序来排序一个链表。我使用Curr和trail来遍历链表。curr应该总是比trail领先一步。这是我到目前为止的代码:

void linked_list::sort ()
{
  int i,j=0;
  int counter=0;
  node *curr=head;
  node *trail=head;
  node *temp=NULL;

  while (curr !=NULL)
  {
    curr=curr->next;    //couting the number of items I have in my list. 
    counter++;          //this works fine.
  }

  curr=head->next;          // reseting the curr value for the 2nd position.

  for (i=0; i<counter; i++)
  {
    while (curr != NULL)
    {
      if (trail->data > curr->data)
      {
        temp=curr->next;      //bubble sort for the pointers.
        curr->next=trail;
        trail->next=temp;

        temp=curr;         //reseting trail and curr. curr gets back to be infront.
        curr=trail;     
        trail=temp;

        if (j==0)   //i'm using j to determine the start of the loop so i won't loose the head pointer.
        {
          head=trail;
        }

      }
      j++;
      trail=curr;
      curr=curr->next;   //traversing thru the list. nested loop.
    }

    trail=head;
    curr=trail->next;
    curr->next=trail->next->next;  //traversing thru the list. outer loop.
    j=0;
  }
}

我错过了什么?

a7qyws3x

a7qyws3x1#

你漏掉了几样东西最重要的是链表不是数组,因此你不能很容易地做某些算法与两者互换.与此请考虑以下几点:

  • 列表长度由到达最后一个节点决定,* 但是在这个算法中你不需要它。* 没有理由仅仅为了找到一个你不需要的计数而扫描列表。当冒泡排序的最后一段到达一个节点时,你就达到了“完成”状态(即没有next可供后藤)。
  • 链表(或任何其他节点指针模式)的秘密在于对 * 指针 * 的操作。为此,您可以充分利用已经用于操作节点的东西:指针,但不是任何指针。* 指针到指针 *。
  • 永远不要低估一张纸和一支笔的力量,它可以让你画出你想要的算法如何工作。特别是对于这样的事情:

现在来看看下面的不同方法。其中有些东西对于理解整个算法至关重要,但我会在代码之后保存它:

void ll_bubblesort(struct node **pp)
{
    // p always points to the head of the list
    struct node *p = *pp;
    *pp = nullptr;

    while (p)
    {
        struct node **lhs = &p;
        struct node **rhs = &p->next;
        bool swapped = false;

        // keep going until qq holds the address of a null pointer
        while (*rhs)
        {
            // if the left side is greater than the right side
            if ((*rhs)->data < (*lhs)->data)
            {
                // swap linked node ptrs, then swap *back* their next ptrs
                std::swap(*lhs, *rhs);
                std::swap((*lhs)->next, (*rhs)->next);
                lhs = &(*lhs)->next;
                swapped = true;
            }
            else
            {   // no swap. advance both pointer-pointers
                lhs = rhs;
                rhs = &(*rhs)->next;
            }
        }

        // link last node to the sorted segment
        *rhs = *pp;

        // if we swapped, detach the final node, terminate the list, and continue.
        if (swapped)
        {
            // take the last node off the list and push it into the result.
            *pp = *lhs;
            *lhs = nullptr;
        }

        // otherwise we're done. since no swaps happened the list is sorted.
        // set the output parameter and terminate the loop.
        else
        { 
            *pp = p;
            break;
        }
    }
}

这可能与你预期的完全不同。这个简单的练习的目的是建立我们正在评估数据,但实际上我们正在对指针进行排序。注意,除了p,它总是列表的头部,我们没有使用额外的指向节点的指针。相反,我们使用指针到指针来操作隐藏在列表中的指针。
为了演示这个算法是如何工作的,我写了一个小的测试应用程序,它生成一个随机的整数列表,然后在这个列表上执行上述操作。我还写了一个简单的打印实用程序,可以从任何节点打印列表到末尾。

void ll_print(struct node *lst)
{
    while (lst)
    {
        std::cout << lst->data << ' ';
        lst = lst->next;
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    std::random_device rd;
    std::default_random_engine rng(rd());
    std::uniform_int_distribution<int> dist(1,99);

    // fill basic linked list
    struct node *head = nullptr, **pp = &head;
    for (int i=0;i<20; ++i)
    {
        *pp = new node(dist(rng));
        pp = &(*pp)->next;
    }
    *pp = NULL;

    // print prior to sort.
    ll_print(head);
    ll_bubblesort(&head);
    ll_print(head);
    return 0;
}

我还修改了原来的算法,在每次交换内容后打印:

*pp = *lhs;
    *lhs = nullptr;
    ll_print(p);

输出示例

6 39 13 80 26 5 9 86 8 82 97 43 24 5 41 70 60 72 26 95 
6 13 39 26 5 9 80 8 82 86 43 24 5 41 70 60 72 26 95 
6 13 26 5 9 39 8 80 82 43 24 5 41 70 60 72 26 86 
6 13 5 9 26 8 39 80 43 24 5 41 70 60 72 26 82 
6 5 9 13 8 26 39 43 24 5 41 70 60 72 26 80 
5 6 9 8 13 26 39 24 5 41 43 60 70 26 72 
5 6 8 9 13 26 24 5 39 41 43 60 26 70 
5 6 8 9 13 24 5 26 39 41 43 26 60 
5 6 8 9 13 5 24 26 39 41 26 43 
5 6 8 9 5 13 24 26 39 26 41 
5 6 8 5 9 13 24 26 26 39 
5 6 5 8 9 13 24 26 26 
5 5 6 8 9 13 24 26 
5 5 6 8 9 13 24 26 26 39 41 43 60 70 72 80 82 86 95 97

其他样本

62 28 7 24 89 20 94 26 27 21 28 76 60 51 99 20 94 48 81 36 
28 7 24 62 20 89 26 27 21 28 76 60 51 94 20 94 48 81 36 
7 24 28 20 62 26 27 21 28 76 60 51 89 20 94 48 81 36 
7 24 20 28 26 27 21 28 62 60 51 76 20 89 48 81 36 
7 20 24 26 27 21 28 28 60 51 62 20 76 48 81 36 
7 20 24 26 21 27 28 28 51 60 20 62 48 76 36 
7 20 24 21 26 27 28 28 51 20 60 48 62 36 
7 20 21 24 26 27 28 28 20 51 48 60 36 
7 20 21 24 26 27 28 20 28 48 51 36 
7 20 21 24 26 27 20 28 28 48 36 
7 20 21 24 26 20 27 28 28 36 
7 20 21 24 20 26 27 28 28 
7 20 21 20 24 26 27 28 
7 20 20 21 24 26 27 
7 20 20 21 24 26 27 28 28 36 48 51 60 62 76 81 89 94 94 99

请注意,一旦在不断减少的源列表中剩下一个已经排序的片段,我们就完成了。

摘要

我 * 强烈 * 建议使用调试器遍历上述算法,以更好地理解它是如何工作的。事实上,我建议使用大多数算法,但执行指针到指针操作的算法可能有点令人生畏,直到您了解它的功能有多强大。这不是完成此任务的唯一方法,但如果您考虑如何管理链表,这是一种直观的方法。而你实际上所做的只是在可预测的地方改变指针中存储的值。

pvcm50d1

pvcm50d12#

基本上这是一个修改后的排序。你的想法基本上是正确的。主要是你搞砸了节点指针的交换。这里是一个稍微简单一点的修改后的算法。在外部循环中是一个for列表中元素的数量。然后内部循环是将值逐步推到列表的末尾。我们跟踪两个指针trailcurr。并对currcurr->next进行了比较。

void linked_list::sort ()
{
  int count = 0, i;
  node *start = head;
  node *curr = NULL;
  node *trail = NULL;
  node *temp = NULL;

  while(start != NULL) { //grab count
    count++;
    start = start->next;
  }

  for(i = 0; i<count; ++i) { //for every element in the list

    curr = trail = head; //set curr and trail at the start node

    while (curr->next != NULL) { //for the rest of the elements in the list
      if (curr->data > curr->next->data) { //compare curr and curr->next

        temp = curr->next; //swap pointers for curr and curr->next
        curr->next = curr->next->next;
        temp->next = curr;

        //now we need to setup pointers for trail and possibly head
        if(curr == head) //this is the case of the first element swapping to preserve the head pointer
          head = trail = temp;
        else //setup trail correctly
          trail->next = temp;
        curr = temp; //update curr to be temp since the positions changed
      }
      //advance pointers
      trail = curr;
      curr = curr->next;
    }
  }
}
nuypyhwy

nuypyhwy3#

我想这就是你要找的:

void BubbledSort_linked_list(struct Node **head)
{
    Node * curr = *head;
    Node * next;
    int temp;

    while (curr && curr->next)
    {

        Node * next = curr->next;
        while (next)
        {
            if (curr->data > next->data)
            {
                std::swap(next->data, curr->data);
            }
            next = next->next;
        }
        curr = curr->next;
    }
}
dgiusagp

dgiusagp4#

使用数组的冒泡排序可以很容易地修改为使用链表的冒泡排序

// Using array
    for(int i=0;i<ar.length;i++){
        for(int j=0;j<ar.length-1;j++){
            if(ar[j]>ar[j+1]){
                int temp = ar[j];
                ar[j]=ar[j+1];
                ar[j+1] = temp;
            }
        }
    }

// Using linkedlist
    void bubblesortlinkedlist(Node head){
        Node i= head,j=head;
        while(i!=null){
            while(j.next!=null){
                if(j.data>j.next.data){
                    int temp = j.data;
                    j.data = j.next.data;
                    j.next.data = temp;
                }
                j=j.next;
            }
            j=head;
            i=i.next;
        }
    }
1aaf6o9v

1aaf6o9v5#

以下是链表上冒泡排序的Java实现:

  • 时间复杂度:时间复杂度为O(n^2)
  • 空间复杂度:时间复杂度为O(1)
class Solution
{
    public ListNode bubbleSortList(ListNode head)
    {
        boolean isSwapped = true;

        for(ListNode current = head, tail = null; isSwapped && head != tail; tail = current, current = head)
        {
            for(isSwapped = false; current.next != tail; current = current.next) 
            { 
                if (current.val > current.next.val) 
                {  
                    swap(current, current.next); 
                    isSwapped = true; 
                }
            }
        }
        return head;
    }

    private void swap(ListNode x, ListNode y)
    {
        if(x != y)
        {
            int temp = x.val;
            x.val = y.val;
            y.val = temp;    
        }
    }
}

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