23. Merge k Sorted Lists_merge k sorted linked lists and return it as one s-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/connor_yang/article/details/52726587

本文介绍了一种高效算法来合并K个已排序的链表为一个有序链表。通过分而治之的方法，利用二分法将链表数组拆分为两两合并，最终得到一个完整的有序链表。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

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

Example

Given lists:

[
  2->4->null,
  null,
  -1->null
],

return -1->2->4->null.

Note: 题目来自于LeetCode, 例子来自LintCode.

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思路：这个题有两个点需要注意，首先，链表已经是有序的，所以不需要对链表进行排序，其次，链表的数组中有N多个链表，难以一次解决，但是如果只有两个链表就很容易归并了，所以思路依旧是分而治之。

用二分法将链表数组划分直到只剩下两个链表，合并这两个链表，返回一个总的头结点（这个链表就是归并之后的前两个链表），再拿这个链表和第三个继续归并，直到最后归并到只有一个头结点结束。

代码中有两个函数，第一个函数sortList其实就是将链表数组分到只剩下两个链表，然后调用第二个函数merge2Lists合并这两个链表。

代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* merge2Lists(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        if (l2 == NULL && l1 == NULL) return NULL;
        if (l1 == NULL && l2 != NULL) return l2;
        if (l2 == NULL && l1 != NULL) return l1;
        ListNode* dummy = new ListNode(0);
        ListNode* temp = dummy;
        while (l1 != NULL && l2 != NULL) {
            if (l1->val < l2->val) {
                temp->next = l1;
                l1 = l1->next;
            } else {
                temp->next = l2;
                l2 = l2->next;
            }
            temp = temp->next;
        }
        if (l1 != NULL) temp->next = l1;
        if (l2 != NULL) temp->next = l2;
        return dummy->next;
        
    }
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {
        if (lists.size() == 0) return NULL;
        return merge(lists, 0, lists.size() - 1);
        
    }
    ListNode* merge(vector<ListNode*>& lists, int start, int end) {
        if (start == end) return lists[start];
        if (start > end) return NULL;
        int mid = (start + end) / 2;
        ListNode* l1 = merge(lists, start, mid);
        ListNode* l2 = merge(lists, mid + 1, end);
        return merge2Lists(l1, l2);
    }
    
};