数据结构双向链表的归并排序 | 第五套

给定一个双向链表，编写一个函数，使用归并排序以递增的顺序对双向链表进行排序。

比如下面的双链表应该改成24810

单链表的归并排序已经讨论过了。这里的重要变化是在合并两个列表时也要修改前面的指针。

下面是双向链表归并排序的实现。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Node
{
  public:
  int data;
  Node *next, *prev;
};

Node *split(Node *head);
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合并两个链表的函数

Node *merge(Node *first, Node *second)
{
  // 如果第一个链表为空
  if (!first)
    return second;

  // 如果第二个链表为空
  if (!second)
    return first;

  // 选择较小的值
  if (first->data < second->data)
  {
    first->next = merge(first->next,second);
    first->next->prev = first;
    first->prev = NULL;
    return first;
  }
  else
  {
    second->next = merge(first,second->next);
    second->next->prev = second;
    second->prev = NULL;
    return second;
  }
}
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执行归并排序的函数

Node *mergeSort(Node *head)
{
  if (!head || !head->next)
    return head;
  Node *second = split(head);

  // 重复左半部分和右半部分
  head = mergeSort(head);
  second = mergeSort(second);

  // 合并已排序的两半
  return merge(head,second);
}
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在双向链表的开头插入新节点的实用函数

void insert(Node **head, int data)
{
  Node *temp = new Node();
  temp->data = data;
  temp->next = temp->prev = NULL;
  if (!(*head))
    (*head) = temp;
  else
  {
    temp->next = *head;
    (*head)->prev = temp;
    (*head) = temp;
  }
}
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在向前和向后两个方向打印双向链表的实用函数

void print(Node *head)
{
  Node *temp = head;
  cout<<"使用下一个指针进行前向遍历\n";
  while (head)
  {
    cout << head->data << " ";
    temp = head;
    head = head->next;
  }
  cout << "\n使用 prev 指针向后遍历\n";
  while (temp)
  {
    cout << temp->data << " ";
    temp = temp->prev;
  }
}
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交换两个整数的实用函数

void swap(int *A, int *B)
{
  int temp = *A;
  *A = *B;
  *B = temp;
}
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将一个双向链表 (DLL) 拆分为 2 个半大小的 DLL

Node *split(Node *head)
{
  Node *fast = head,*slow = head;
  while (fast->next && fast->next->next)
  {
    fast = fast->next->next;
    slow = slow->next;
  }
  Node *temp = slow->next;
  slow->next = NULL;
  return temp;
}
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驱动程序

int main(void)
{
  Node *head = NULL;
  insert(&head, 5);
  insert(&head, 20);
  insert(&head, 4);
  insert(&head, 3);
  insert(&head, 30);
  insert(&head, 10);
  head = mergeSort(head);
  cout << "排序后的链表\n";
  print(head);
  return 0;
}
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输出： 

排序后的链表
使用下一个指针进行前向遍历
3 4 5 10 20 30
使用 prev 指针向后遍历
30 20 10 5 4 3