leetcode:Sort List(一个链表的归并排序)

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

分析：题目要求时间复杂度为O(nlogn)，所以不能用quickSort（最坏O(n^2)），可以使用mergeSort.

对一个链表进行归并排序，首先注意归并排序的基本思想：找到链表的middle节点，然后递归对前半部分和后半部分分别进行归并排序，最后对两个以排好序的链表进行Merge。

而找到链表中间点可以利用快慢指针的思想：用两个指针，一个每次走两步，一个走一步，知道快的走到了末尾，然后慢的所在位置就是中间位置，这样就分成了两个链表。

merge时，把两段头部节点值比较，用一个 p 指向较小的，且记录第一个节点，然后 两段的头一步一步向后走，p也一直向后走，总是指向较小节点，直至其中一个头为NULL，处理剩下的元素，最后返回记录的头节点即可。

code如下：

class Solution {
public:
    ListNode *sortList(ListNode *head) {
        if(!head||!head->next)
            return head;
        return mergeSort(head);
    }
    ListNode * mergeSort(ListNode *head){
        if(!head||!head->next)   //just one element
            return head;
        ListNode *p=head, *q=head, *pre=NULL;
        while(q&&q->next!=NULL){
            q=q->next->next;
            pre=p;
            p=p->next;  //divide into two parts
        }
        pre->next=NULL;
        ListNode *lhalf=mergeSort(head);
        ListNode *rhalf=mergeSort(p);  //recursive
        return merge(lhalf, rhalf);   //merge
    }
    ListNode * merge(ListNode *lh, ListNode *rh){
        ListNode *temp=new ListNode(0);
        ListNode *p=temp;
        while(lh&&rh){
            if(lh->val<=rh->val){
                p->next=lh;
                lh=lh->next;
            }
            else{
                p->next=rh;
                rh=rh->next;
            }
            p=p->next;
        }
        if(!lh)
            p->next=rh;
        else
            p->next=lh;
        p=temp->next;
        temp->next=NULL;
        delete temp;
        return p;
    }
};

python：

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def sortList(self, head):
        if not head or not head.next:
            return head
        slow = head
        fast = head.next  
        while fast and fast.next:
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next

        rlist = self.sortList(slow.next)
        slow.next = None
        llist = self.sortList(head)
        return self.mergeList(llist, rlist)

    def mergeList(self, l1, l2):
        nHead = ListNode(0)
        lastnode = nHead
        while l1 and l2:
            if l1.val < l2.val:
                lastnode.next = l1
                l1 = l1.next
            else:
                lastnode.next = l2
                l2 = l2.next
            lastnode = lastnode.next
        lastnode.next = l1 or l2
        return nHead.next

Python语言是一款对缩进非常敏感的语言，在编译时会出现这样的错IndentationError:expected an indented block说明此处需要缩进，你只要在出现错误的那一行，按空格或Tab（但不能混用）键缩进就行。　----（有冒号的下一行往往要缩进，该缩进就缩进）　

ps：标记部分若set fast = head, the code will be beyond the time. The difference of the two situations are as follows: