【C++】148 排序链表

给你链表的头结点 head ，请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。

对链表进行升序排序，常见的做法是使用归并排序（Merge Sort）算法。这种算法适用于链表的排序，并且具有稳定性和时间复杂度为 O(n log n) 的优点。

以下是使用 C 语言实现的归并排序算法来对链表进行排序的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义链表节点结构
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
};

// 合并两个有序链表
struct ListNode* merge(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2) {
    if (l1 == NULL) return l2;
    if (l2 == NULL) return l1;
    
    struct ListNode dummy;
    struct ListNode* tail = &dummy;
    
    while (l1 && l2) {
        if (l1->val < l2->val) {
            tail->next = l1;
            l1 = l1->next;
        } else {
            tail->next = l2;
            l2 = l2->next;
        }
        tail = tail->next;
    }
    
    tail->next = (l1 != NULL) ? l1 : l2;
    
    return dummy.next;
}

// 归并排序
struct ListNode* sortList(struct ListNode* head) {
    if (head == NULL || head->next == NULL) {
        return head;
    }
    
    // 快慢指针找到中点
    struct ListNode *slow = head, *fast = head->next;
    while (fast && fast->next) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
    }
    struct ListNode* mid = slow->next;
    slow->next = NULL;
    
    // 递归排序左右两部分
    struct ListNode* left = sortList(head);
    struct ListNode* right = sortList(mid);
    
    // 合并排序后的左右两部分
    return merge(left, right);
}

// 创建新节点
struct ListNode* createNode(int val) {
    struct ListNode* newNode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    newNode->val = val;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}

// 打印链表
void printList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* curr = head;
    while (curr) {
        printf("%d -> ", curr->val);
        curr = curr->next;
    }
    printf("NULL\n");
}

// 释放链表内存
void freeList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* curr = head;
    while (curr) {
        struct ListNode* temp = curr;
        curr = curr->next;
        free(temp);
    }
}

int main() {
    // 创建示例链表：4 -> 2 -> 1 -> 3
    struct ListNode* head = createNode(4);
    head->next = createNode(2);
    head->next->next = createNode(1);
    head->next->next->next = createNode(3);
    
    printf("Original list: ");
    printList(head);
    
    // 对链表进行排序
    head = sortList(head);
    
    printf("Sorted list: ");
    printList(head);
    
    // 释放链表内存
    freeList(head);
    
    return 0;
}

使用两个辅助函数 merge 和 sortList。merge 函数用于合并两个有序链表，sortList 函数用于对链表进行归并排序