给定一个单向链表，在O(1)空间复杂度和O(nlogn)时间复杂度下进行排序

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# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time         : 2019-04-19 20:07
# @Author       : Jayce Wong
# @ProjectName  : job
# @FileName     : linkedListQuickSort.py
# @Blog         : https://blog.51cto.com/jayce1111
# @Github       : https://github.com/SysuJayce

# Definition for singly-linked list.
class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None

def linkedListQuickSort(head):
    sort_helper(head, None)
    return head

def sort_helper(head, end):
    """
    快排本质上来讲就是选择一个主元，比主元小的值都放到主元左边(以升序为例)，其他都放到右边
    因此不论是数组还是链表，快排的递归代码是一样的
    """
    # 由于我们这里判断了head是否和end相等来作为递归的出口，因此不必向数组那样判断下标起止点的大小
    # 来作为递归出口
    if head != end:
        pivot = quick_sort(head)
        sort_helper(head, pivot)
        sort_helper(pivot.next, end)

def quick_sort(head):
    # 由于在链表中我们不能像数组那样选择一个下标来作为主元位置，因此就选择待排序链表的第一个元素作
    # 为主元即可。
    fast, slow = head.next, head  # slow是用来标记比主元小的元素应在的位置，fast用来遍历
    while fast:
        # 当发现有元素比主元(head)的值小的时候，我们先确定这个元素应该在的节点，然后将当前节点
        # 的值和应该在的节点的值交换
        if fast.val < head.val:
            slow = slow.next
            slow.val, fast.val = fast.val, slow.val

        fast = fast.next

    # 最后将主元的值放到正确的节点上
    slow.val, head.val = head.val, slow.val
    # 返回主元所在的节点
    return slow

def main():
    head = ListNode(3)
    head.next = ListNode(4)
    head.next.next = ListNode(2)
    head.next.next.next = ListNode(5)

    head = linkedListQuickSort(head)
    while head:
        print(head.val)
        head = head.next

if __name__ == '__main__':
    main()

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