分治法 - Merge k Sorted Lists

本文介绍了一种高效的算法来合并K个已排序的链表为一个有序链表,并提供了详细的代码实现。通过递归地将链表两两合并,最终得到完全排序的链表。

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一,Merge k Sorted Lists

题目描述

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


我的代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *merge(ListNode *list1, ListNode *list2){
        ListNode *p1, *p2, *head, *pre;
        p1 = list1;
        p2 = list2;
        head = new ListNode(-1);
        head->next = NULL;
        pre = head;
        while(p1 != NULL && p2 != NULL){
            if(p1->val < p2->val){
                pre->next = p1;
                pre = p1;
                p1 = p1->next;
            } else {
                pre->next = p2;
                pre = p2;
                p2 = p2->next;
            }
        }
        pre->next = NULL;
        if(p1 != NULL){
            pre->next = p1;
        }
        if(p2 != NULL){
            pre->next = p2;
        }
        return head->next;
    }

    /*
        函数的返回值是一个指针,指向一个单链表,这个单链表是由下标从l到r的单链表融合而成的
    */
    ListNode *getList(int l, int r, vector<ListNode*> &lists)
    {
        if(l == r){
            return lists[l];
        }
        if(l < r){
            int mid = (l + r) / 2;
            ListNode *left = getList(l, mid, lists);
            ListNode *right = getList(mid + 1, r, lists);
            return merge(left, right);
        }
        return NULL;
    }

    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {
        return getList(0, lists.size() - 1, lists);
    }
};

``` class Solution { // 21. 合并两个有序链表 ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) { ListNode dummy{}; // 用哨兵节点简化代码逻辑 auto cur = &dummy; // cur 指向新链表的末尾 while (list1 && list2) { if (list1->val < list2->val) { cur->next = list1; // 把 list1 加到新链表中 list1 = list1->next; } else { // 注:相等的情况加哪个节点都是可以的 cur->next = list2; // 把 list2 加到新链表中 list2 = list2->next; } cur = cur->next; } cur->next = list1 ? list1 : list2; // 拼接剩余链表 return dummy.next; } // 合并从 lists[i] 到 lists[j-1] 的链表 ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists, int i, int j) { int m = j - i; if (m == 0) { return nullptr; // 注意输入的 lists 可能是空的 } if (m == 1) { return lists[i]; // 无需合并,直接返回 } auto left = mergeKLists(lists, i, i + m / 2); // 合并左半部分 auto right = mergeKLists(lists, i + m / 2, j); // 合并右半部分 return mergeTwoLists(left, right); // 最后把左半和右半合并 } public: ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) { return mergeKLists(lists, 0, lists.size()); } }; 作者:灵茶山艾府 链接:https://leetcode.cn/problems/merge-k-sorted-lists/solutions/2384305/liang-chong-fang-fa-zui-xiao-dui-fen-zhi-zbzx/ 来源:力扣(LeetCode) 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。```将这段代码实现的算法功能,用C语言重新实现,要求算法思路一致,仅仅换了一种语言先设计算法思路,然后再把输入输出头文件详细完整的写出来,给出必要的注释,要求输入输出可以在控制台控制自由输入输出
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