[数据结构与算法]力扣-148题 排序链表（C++）- 归并排序

此处，先放置几个常见的排序算法的时间及空间复杂度，链接如下：https://blog.csdn.net/qq_40467670/article/details/122769460。由于题目要求，这里选择归并排序，满足它的复杂度要求。

题目链接：https://leetcode-cn.com/problems/sort-list/
题目如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* sortList(ListNode* head) {
        //自顶向下归并
        return sortList(head,nullptr);
    }
    ListNode* sortList(ListNode* head,ListNode* tail){
        if(head==nullptr) return head;
        if(head->next==tail){
            head->next=nullptr;
            return head;
        }

        //找到链表的中点slow
        ListNode* slow=head,*fast=head;
        while(fast!=tail){
            slow=slow->next;
            fast=fast->next;
            if(fast!=tail){
                fast=fast->next;
            }
        }
        ListNode* mid=slow;
        //拆分成两个子链表，并对两个子链表分别递归，合并排序
        return merge(sortList(head,slow),sortList(slow,tail));
    }
    ListNode* merge(ListNode* l1,ListNode* l2){
        ListNode* result=new ListNode(-1);
        ListNode* p=result;
        while(l1&&l2){
            if(l1->val<l2->val){
                p->next=l1;
                l1=l1->next;
            }else {
                p->next=l2;
                l2=l2->next;
            }
            p=p->next;
        }
        if(l1) p->next=l1;
        if(l2) p->next=l2;

        return result->next;
    }
};