c++ - 如何使用冒泡排序对链表进行排序？

Question

我正在尝试使用冒泡排序对链表进行排序。我使用 curr 和 trail 来遍历列表。 curr 应该总是比 trail 领先一步。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

您遗漏了几件事；最重要的是链表不是数组，因此您不能轻易地用两者互换地执行某些算法。为此，请考虑以下事项:

• 列表长度由到达最后一个节点决定，但您不需要此算法。没有理由扫描列表只是为了找到您不需要的计数首先需要。当冒泡排序的最后一段到达单个节点时(即它没有要转到的 next)，您的“完成”状态就达到了。
• 链表(或任何其他节点指针模式)的 secret 在于对指针 的操作。为此，您可以极大地利用您已经用于操纵节点的东西:指针，但不仅仅是任何指针。 指向指针的指针。
• 永远不要低估一张纸和一支铅笔画出您希望算法如何工作的力量。特别是对于这样的事情:

现在看看以下截然不同的方法。其中有一些内容对于理解整个算法至关重要，但我将在代码之后保存它:

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;
        }
    }
}

这与您可能预期的完全不同。这个简单练习的目的是确定我们正在评估数据，但我们实际上是在排序指针。请注意，除了始终位于列表头部的 p 之外，我们没有使用其他指向节点的指针。相反，我们使用指向指针的指针来操纵埋藏在列表中的指针。。

为了演示此算法的工作原理，我编写了一个小型测试应用程序，它生成一个随机整数列表，然后将上述列表放宽。我还编写了一个简单的打印实用程序来打印从任何节点到最后的列表。

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包括在每次交换某些东西之后打印:

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

示例输出

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，一旦我们在不断减少的源列表中留下一个已经排序的段，我们就完成了。

总结

我强烈建议使用调试器遍历上述算法，以便更好地理解它的工作原理。事实上，无论如何，我建议对大多数算法都这样做，但是执行指针到指针操作的算法可能会有点令人生畏，直到您了解它到底有多强大。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，以及您真正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。