c++ - 链表上的合并排序

Question

我正在尝试对链表进行合并排序。

我将头部变量保持在全局范围内，并应用了基本算法，即分而治之。

我不明白为什么会出现段错误。

我知道我可以通过传递 head 作为引用来做到这一点，但我仍然需要知道为什么会这样。

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

class Node {
  public:
    int data;
    Node *next;
};
Node *head;

void push(Node **head_ref, int x) {
    Node *temp = new Node();
    temp->next = *head_ref;
    temp->data = x;
    *head_ref = temp;
}

void split(Node *temp, Node **a, Node **b) {
    Node *slow;
    Node *fast;
    slow = temp;
    fast = temp->next;
    while (fast != NULL) {
        fast = fast->next;
        if (fast != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
    }
    *a = temp;
    *b = slow->next;
    slow->next = NULL;
}

Node *mergesort(Node *a, Node *b) {
    if (a == NULL) {
        return b;
    } else
    if (b == NULL) {
        return a;
    }
    if (a->data < b->data) {
        a->next = mergesort(a->next, b);
        return a;
    } else {
        b->next = mergesort(a, b->next);
        return b;
    }
}  

void merge(Node **head_ref) {
     Node *head = *(head_ref);
     Node *a;
     Node *b;
     if (head == NULL || head->next == NULL) {
         return;
     }
     split(head, &a, &b);
     merge(&a);
     merge(&b);
     head = mergesort(a, b);
}

void print(Node *n) {
    while (n != NULL) {
        cout << n->data << " ";
        n = n->next;
    }
}

我的主要方法如下:

int main() {
    Node *head;
    push(&head, 1);
    push(&head, 3);
    push(&head, 6);
    push(&head, 4);
    push(&head, 2);
    print(head);
    merge(&head);
    cout << endl;
    print(head);
}

Answer 1

您的代码中有一些简单的错误:

head被定义为全局变量，但在 main 中也定义为局部变量, 所以这个局部变量在 main 内部使用而不是全局的。确实不需要全局变量。

局部变量 Node *head;在 main()未初始化。所有push调用将成功，构造 head 指向的列表但是对于 next 有一个未定义的指针1 之后的节点, print试图取消引用这个指针会崩溃。行为未定义，您可能会在 head 中偶然出现空指针但是您可能反而有一个无效的指针，从而导致未定义的行为。初始化 head至NULL :

    Node *head = NULL;

在 merge 结尾，您不会通过 head_ref 更新头指针，所以调用者中的变量不会更新。写这个:

    *head_ref = mergesort(a, b);

请注意， merge 会更简单。接收 Node *head指针并返回更新后的 Node *头指针。

另请注意，您的函数名称令人困惑: merge应命名为 mergesort反之亦然。

这是修改后的版本:

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

class Node {
  public:
    int data;
    Node *next;
};

void push(Node **head_ref, int x) {
    Node *temp = new Node();
    if (temp) {
        temp->next = *head_ref;
        temp->data = x;
        *head_ref = temp;
    }
}

void split(Node *temp, Node **a, Node **b) {
    Node *slow = temp;
    Node *fast = temp->next;
    while (fast != NULL) {
        fast = fast->next;
        if (fast != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
    }
    *a = temp;
    *b = slow->next;
    slow->next = NULL;
}

Node *merge(Node *a, Node *b) {
    if (a == NULL) {
        return b;
    }
    if (b == NULL) {
        return a;
    }
    if (a->data <= b->data) {
        a->next = merge(a->next, b);
        return a;
    } else {
        b->next = merge(a, b->next);
        return b;
    }
}  

Node *mergesort(Node *head) {
     Node *a;
     Node *b;
     if (head == NULL || head->next == NULL) {
         return head;
     }
     split(head, &a, &b);
     a = mergesort(a);
     b = mergesort(b);
     return merge(a, b);
}

void print(const Node *n) {
    while (n != NULL) {
        cout << n->data << " ";
        n = n->next;
    }
    count << endl;
}

int main() {
    Node *head = NULL;
    push(&head, 1);
    push(&head, 3);
    push(&head, 6);
    push(&head, 4);
    push(&head, 2);
    print(head);
    head = mergesort(head);
    print(head);
    return 0;
}