C++怎么实现3个链表排序整合到一起
问题描述
在实际编程中，可能需要将多个链表按一定的规则排序整合到一起，使得整合后的链表有序。如何实现这个功能呢？
方法分析
一种比较简单的方法是，首先将多个链表合并成一个链表，然后对这个新链表进行排序。
具体步骤如下：
1. 定义一个新链表，作为排序后的结果链表。
2. 对原始的三个链表分别按照指定规则（如大小）进行排序。
3. 依次比较三个链表的头结点，取出值最小的结点，插入到结果链表中，并将对应原链表的头指针往后移动一个结点，直到三个原链表都为空。
4. 将结果链表返回即可。
具体实现
下面贴出C语言代码实现：
/* 结点数据结构 */
typedef struct node_s {
int value; /* 结点值 */
node_s *next; /* 下一个结点指针 */
}node;
/**
* 合并多个链表。
*
* @param list1 个链表的头结点指针。
* @param list2 第二个链表的头结点指针。
* @param list3 第三个链表的头结点指针。
* @return 合并后的链表的头结点指针。
*/
node *merge_lists(node *list1, node *list2, node *list3) {
node *result = NULL; /* 合并后的链表的头指针 */
node *tail = NULL; /* 合并后的链表的尾指针 */
/* 如果三个链表中有一个为空，则直接返回 */
if (list1 == NULL && list2 == NULL && list3 == NULL) {
return NULL;
}
/* 将3个链表分别按照指定规则排序（这里按照结点值从小到大排序） */
list1 = sort(list1);
list2 = sort(list2);
list3 = sort(list3);
/* 比较三个链表的头结点，取出值最小的结点，插入到结果链表中，并将对应原链表的头指针往后移动一个结点 */
while(list1 != NULL && list2 != NULL && list3 != NULL) {
node *min_node = NULL;
if (list1->value <= list2->value && list1->value <= list3->value) {
min_node = list1;
list1 = list1->next;
} else if (list2->value <= list3->value) {
min_node = list2;
list2 = list2->next;
} else {
min_node = list3;
list3 = list3->next;
}
if (result == NULL) {
result = min_node;
tail = min_node;
} else {
tail->next = min_node;
tail = min_node;
}
}
/* 处理剩余的结点 */
if (list1 != NULL) {
if (result == NULL) {
result = list1;
} else {
tail->next = list1;
}
} else if (list2 != NULL) {
if (result == NULL) {
result = list2;
} else {
tail->next = list2;
}
} else if (list3 != NULL) {
if (result == NULL) {
result = list3;
} else {
tail->next = list3;
}
}
return result;
}
/**
* 对链表按照指定规则进行排序。
*
* @param head 链表的头结点指针。
* @return 排序后的链表的头结点指针。
*/
node *sort(node *head) {
/* 如果链表为空或只有一个结点，则认为已经是有序的 */
if (head == NULL || head->next == NULL) {
return head;
}
/* 将链表拆分成两个子链表，分别进行排序 */
node *slow = head;
node *fast = head->next;
while(fast != NULL) {
fast = fast->next;
if (fast != NULL) {
slow = slow->next;
fast = fast->next;
}
}
node *mid = slow->next;
slow->next = NULL;
node *left = sort(head);
node *right = sort(mid);
/* 将两个已排好序的子链表合并成一个链表 */
node *result = NULL;
node *tail = NULL;
while(left != NULL && right != NULL) {
node *min_node = NULL;
if (left->value <= right->value) {
min_node = left;
left = left->next;
} else {
min_node = right;
right = right->next;
}
if (result == NULL) {
result = min_node;
tail = min_node;
} else {
tail->next = min_node;
tail = min_node;
}
}
if (left != NULL) {
tail->next = left;
} else if (right != NULL) {
tail->next = right;
}
return result;
}
这份代码通过sort函数实现链表的排序，将待排序的三个链表按照指定规则排序完成后，通过合并产生新的有序链表并返回。
代码解释
1. 首先实现了一个结点数据结构：
typedef struct node_s {
int value; /* 结点值 */
node_s *next; /* 下一个结点指针 */
}node;
2. 编写了一个merge_lists函数，将三个链表合并成有序的新链表。
3. 编写了一个sort函数，实现链表的排序，并返回排好序的链表的头结点指针。
其中，实现链表排序的代码使用了归并排序算法，具体步骤如下：
先使用快慢指针法将链表分成两个部分。
递归地对两个部分分别进行排序。
将排好序的两个部分合并成一个有序链表。