单链表快速排序详解：策略与实现

本文详细介绍了如何在单链表上实现快速排序算法，这是一种基于划分的思想，类似于数组中的快速排序，但处理链表时需要考虑到链表的特殊性质。文章首先强调了单链表与数组的主要区别，即链表不支持基于下标的直接访问，因此不能像数组那样直接选取第K个元素作为支点。 在单链表的快速排序中，选择链表的第一个节点作为初始基准，通过两个指针pslow和pfast进行操作。pslow用于遍历并收集小于基准的元素，而pfast则跳过较小的元素，直到找到大于或等于基准的节点。这个过程中，数据交换不是通过交换节点本身，而是通过修改它们的指针来完成，以保持链表结构。 实现快速排序的关键在于如何高效地遍历和分割链表，这里采用了双指针策略。具体步骤如下： 1. 初始化：定义pslow和pfast，初始时pslow指向头结点，pfast指向头结点的下一个节点。 2. 遍历过程：pfast在链表中向前移动，当遇到小于基准的节点时，将pslow指针移动到该节点并交换数据，然后继续移动。 3. 交换数据：在链表节点间交换数据，而不是整个节点，以减少操作复杂性。 以下是一个简单的C++代码片段展示了这种单链表快速排序的实现： ```cpp void quick_sort_list(SList** phead) { // ...其他代码省略... // 基准选择：取第一个节点 SList* pivot = *phead; // 定义辅助指针 SList* pslow = phead; SList* pfast = phead->next; // 快慢指针遍历链表 while (pfast && pfast->data < pivot->data) { pfast = pfast->next; if (pfast != NULL) { pslow = pslow->next; } } // 交换基准节点和慢指针位置的节点 if (pslow != phead) { swap(pivot->data, pslow->data); } // 递归地对左右子链表进行快速排序 if (phead->next != NULL) { quick_sort_list(&pivot->next); } // ...其他代码省略... } ``` 单链表的快速排序需要巧妙地利用链表特性，通过双指针策略实现节点的分割和递归，确保在不支持随机访问的情况下仍能保持较高的排序效率。同时，注意数据交换的操作形式，避免不必要的节点复制，从而简化算法实现。