题解 | #单链表的排序#

/**
 * struct ListNode {
 *  int val;
 *  struct ListNode *next;
 *  ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 * };
 */
class Solution {
  public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     *
     * @param head ListNode类 the head node
     * @return ListNode类
     */
    // 分割链表为两半，返回后半部分的头节点
    ListNode* splitList(ListNode* head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        ListNode* prev = NULL;

        // 使用快慢指针找到中点，快指针每次走两步，慢指针每次走一步
        while (fast && fast->next) {
            prev = slow;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }

        // 分割链表，使前半部分和后半部分断开
        if (prev) {
            prev->next = NULL;
        }

        return slow; // 返回后半部分的头节点
    }

// 合并两个有序链表，并返回合并后的头节点
    ListNode* mergeLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        ListNode* dummy = new ListNode(
            -1); // 创建一个哨兵节点，方便处理头节点
        ListNode* curr = dummy;

        // 遍历两个链表，按序合并
        while (l1 && l2) {
            if (l1->val < l2->val) {
                curr->next = l1;
                l1 = l1->next;
            } else {
                curr->next = l2;
                l2 = l2->next;
            }
            curr = curr->next;
        }

        // 将剩余部分接到合并后的链表末尾
        if (l1) {
            curr->next = l1;
        } else {
            curr->next = l2;
        }

        ListNode* result = dummy->next; // 获取合并后的链表头节点
        delete dummy; // 清理哨兵节点
        return result;
    }

    ListNode* sortInList(ListNode* head) {
        // 递归基：空链表或只有一个节点的链表已排序
        if (!head || !head->next) {
            return head;
        }

        ListNode* mid = splitList(head); // 分割链表
        ListNode* left = sortInList(head); // 排序前半部分
        ListNode* right = sortInList(mid); // 排序后半部分

        return mergeLists(left, right); // 合并两个已排序的链表
    }
};