如何使用冒泡排序对链表进行排序？

Question

我试图使用冒泡排序来排序链表.我使用curr和trail来遍历列表.curr应该始终领先于一步.到目前为止这是我的代码:

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;
  }
}

我在这里错过了什么？

Answer 1

你错过了几件事; 最重要的链接列表不是数组,因此你不能轻易地互换地做某些算法.请考虑以下因素:

• 列表长度由到达最后一个节点确定,但您不需要此算法.没有理由扫描列表只是为了找到一个你不需要的计数.当冒泡排序的最后一段到达单个节点时(即它没有next转到),就会达到"完成"状态.
• 的秘密链表(或任何其它节点指针图案)是操纵指针.为此,您可以大大利用已经用于操作节点的东西:指针,但不仅仅是任何指针.指针指针.
• 永远不要低估一张纸和一支铅笔的力量,以便了解您希望算法如何工作.特别是对于这样的事情:

现在来看看以下截然不同的方法.其中有一些东西对于理解整体算法至关重要,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;
        }
    }
}

这与您预期的完全不同.这个简单练习的目的是确定我们正在评估数据,但实际上我们正在对指针进行排序.请注意,除了p始终是列表的头部之外,我们不使用任何指向节点的附加指针.相反,我们使用指针指针来操纵埋在列表中的指针.

为了演示这个算法是如何工作的,我编写了一个小的测试应用程序,它会生成一个随机的整数列表,然后在上面的列表中将上面的内容放松.我还编写了一个简单的print-utility来从任何节点到最后打印列表.

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;
}

我还修改了原始算法,以便在每次传递之后包含打印:

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

样本输出

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

另一个样本

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,只要我们在不断减少的源列表中留下已经排序的段,我们就完成了.

摘要

我强烈建议使用调试器来完成上述算法,以更好地了解它的工作原理.事实上,无论如何,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会有点令人生畏,直到您了解它的强大程度.这不是执行此任务的唯一方法,但如果您考虑如何管理链接列表,以及您实际所做的是如何更改存储在可预测位置的指针中的值,这是一种直观的方法.

Answer 2

基本上,这是一个修订的排序.你大多有正确的想法.主要是你搞砸了节点指针的交换.这是一个稍微简单的修改算法.外部循环是for列表中元素的数量.然后内部循环是逐步将值推送到列表的末尾.我们跟踪两个指针trail和curr.我们比较curr和curr->next.

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;
    }
  }
}