LeetCode 23 Merge k Sorted Lists

本文探讨了如何将多个已排序的链表合并成一个排序链表的问题,并提供了三种不同的解决方案,包括使用堆、直接遍历查找最小节点及将所有节点放入数组后排序的方法。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Problem:

Merge k sorted linked lists and return it as one sorted list. Analyze and describe its complexity.

Example:

Input:
[
1->4->5,
1->3->4,
2->6
]
Output: 1->1->2->3->4->4->5->6

Anaysis

For this problem, we can do it from three aspects.

The first and the most intuitive method, we can store all the ListNode into Arrayllist and sort it. Then we add each node to a new LinkList.
time complexity O(nk log nk)
space complexity O(nk) --> the length of the ArrayList

The second method is to find the LIstNode with min-value, and then we move the pointer to the next node.
time complexity O(nk)
space complexity O(1)

The last one seems to be the easiest one. We can use the heap to store the listNode and then pop all of them. Here we should notice that if we store all the ListNode to the heap one time, the space complexity will be O(nk). However, if we store the listNode to heap while popping at each loop. The space complexity will be O(k)
time complexity O(nlogk)
space complexity O(k)


/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */

public class Solution1 {
	
	// first, by using heap
	static class  myComparator implements Comparator<ListNode>{	
		@Override
		public int compare (ListNode l1, ListNode l2) {
			return l1.val - l2.val;
		}
	}	
	public ListNode mergeKLists1(ListNode[] lists) {
		
        // corner case
		if (lists.length == 0 || lists == null) {
			return null;
		}
		
		PriorityQueue<ListNode> heap = new PriorityQueue<>(new myComparator());
		for (ListNode head:lists) {
			if (head != null) {
				heap.offer(head);
			}
		}
		// 本来想把所有的ListNode都存到heap里面, 但是发现空间复杂度太高了, O(nK) 但是时间复杂度为 O(lognk)
		// 所以目前用的边存边取的办法,时间复杂度是O(nlogk), 空间复杂度是O(logk)
		ListNode dummy = new ListNode(0);
		ListNode tail = dummy;
		while(!heap.isEmpty()) {
			tail.next = heap.poll();
			if (tail.next.next != null ) {
				heap.add(tail.next.next);
			}
			tail = tail.next;	
		}	
		return dummy.next;	
	}
	
	
	// second method, put all the listNode into Arraylist, sort, relink
	public ListNode mergeKLists2(ListNode[] lists) {
		
		 // corner case
		if (lists.length == 0 || lists == null) {
			return null;
		}
		
		ArrayList<ListNode> arr = new ArrayList<>();
		
		for (ListNode head:lists) {
			while(head != null) {
				arr.add(head);
				head = head.next;
			}	
		}
		
		Collections.sort(arr, new Comparator<ListNode>() {
			@Override 
			public int compare(ListNode l1, ListNode l2) {
				return l1.val - l2.val;
			}
		});
		
		ListNode dummy = new ListNode(0);
		ListNode tail = dummy;
		
		for (ListNode node:arr) {
			tail.next = node;
			tail = tail.next;
		}
		
		return dummy.next;
	}
	
	
	// third method, I'm gonna use the LinkList directly
    public ListNode findMin(ListNode[] lists) {
		
		if (lists.length == 0 || lists == null) {
			return null;
		}
		
		int min = Integer.MAX_VALUE;
		int flag = -1;
		for (int i=0; i<lists.length; i++) {
            if (lists[i] == null){
                continue;
            }
            
			if (lists[i].val < min) {
				min = lists[i].val;
				flag = i;
			}
		}
   
        ListNode temp = null;
        if (flag != -1){
            temp = lists[flag];
            lists[flag] = lists[flag].next;
        }	
		return temp;		
	}
	
		
    public ListNode mergeKLists3(ListNode[] lists) {
        
		if (lists.length == 0 || lists == null) {
			return null;
		}
		
		ListNode dummy = new ListNode(0);
		ListNode tail = dummy;
		
        ListNode temp = null;
        // 此处要保证每次 findMin 的 ListNode 不是空
        do{
            temp = findMin(lists);
            tail.next = temp;
			tail = tail.next;
        }while(temp != null);
        

		return dummy.next;
    }
	
}

内容概要:本文档为《400_IB Specification Vol 2-Release-2.0-Final-2025-07-31.pdf》,主要描述了InfiniBand架构2.0版本的物理层规范。文档详细规定了链路初始化、配置与训练流程,包括但不限于传输序列(TS1、TS2、TS3)、链路去偏斜、波特率、前向纠错(FEC)支持、链路速度协商及扩展速度选项等。此外,还介绍了链路状态机的不同状态(如禁用、轮询、配置等),以及各状态下应遵循的规则和命令。针对不同数据速率(从SDR到XDR)的链路格式化规则也有详细说明,确保数据包格式和控制符号在多条物理通道上的一致性和正确性。文档还涵盖了链路性能监控和错误检测机制。 适用人群:适用于从事网络硬件设计、开发及维护的技术人员,尤其是那些需要深入了解InfiniBand物理层细节的专业人士。 使用场景及目标:① 设计和实现支持多种数据速率和编码方式的InfiniBand设备;② 开发链路初始化和训练算法,确保链路两端设备能够正确配置并优化通信质量;③ 实现链路性能监控和错误检测,提高系统的可靠性和稳定性。 其他说明:本文档属于InfiniBand贸易协会所有,为专有信息,仅供内部参考和技术交流使用。文档内容详尽,对于理解和实施InfiniBand接口具有重要指导意义。读者应结合相关背景资料进行学习,以确保正确理解和应用规范中的各项技术要求。
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