【链表-4】leetcode-23:合并K个排序链表(Merge K Sorted Lists)

博客围绕合并k个排序链表展开,给出示例输入输出。采用分而治之思想,进行两两合并,对半划分链表。还解释了代码中计算mid时加1的原因,用于处理链表数量为奇数的情况,并与归并排序的合并方式作了对比。

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题目链接参考链接

题目描述:

合并 k 个排序链表,返回合并后的排序链表。请分析和描述算法的复杂度。

示例:
输入:
[
1->4->5,
1->3->4,
2->6
]
输出: 1->1->2->3->4->4->5->6

思想:

分而治之思想,进行两两合并,对半划分,k个链表分成k/2个两两合并
举例来说,如果合并6个链表,那么0-3,1-4,2-5,这样一次合并三个,然后剩余三个再次合并即可。

PS:代码中的mid是通过 (len+1)/2 计算的,这里为啥要加1呢,这是为了当len为奇数的时候,mid能始终从后半段开始,比如当len=5时,那么此时mid=3,则0和3合并,1和4合并,最中间的2空出来。当len是偶数的时候,加1也不会有影响,比如当len=4时,此时mid=2,那么0和2合并,1和3合并,完美解决问题。

注意:相比于归并排序,例如 1, 2, 3 ,4, 5 ,6,这里的合并方式为[1, 4], [2, 5], [3, 6],而归并排序的方式为[1, 2], [3, 4], [5,6],可以相比较着理解。

class ListNode{
	int val;
	ListNode next;
	public ListNode(int x) {
		val = x;
	}
}
public class test1 {
	//多个链表两两合并
	public static ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
		int len = lists.length;
		//长度只要大于1就进行合并
		while(len > 1) {
			//步长(中间值)
			int mid = (len+1) / 2;
			for(int i = 0; i < len/2; i++) {
				//注意步长,注意结果覆盖保存在数组前面
				lists[i] = mergeTwoLists(lists[i], lists[i + mid]);
			}
			//更新len,一次循环,长度基本少一半
			len = mid;
		}
		return lists[0];
	}
	//合并两个链表
	public static ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
		//处理特殊情况
		if(l1 == null || l2 == null) return null;
		//新建链表及其指针
		ListNode head = new ListNode(-1);
		ListNode cur = head;
		
		//当两个链表均不为空的时候,循环
		while(l1 != null && l2 != null) {
			//比较,较小值赋值给新链表
			if(l1.val < l2.val) {
				cur.next = l1;
				l1 = l1.next;
			}
			else {
				cur.next = l2;
				l2 = l2.next;
			}
			//更新指针
			cur = cur.next;
		}
		
		//处理链表长度不一样的情况
		if(l1 != null) cur.next = l1;
		if(l2 != null) cur.next = l2;
		
		return head.next;
	}
	//初始化链表
	public static void add(ListNode node, int[] data) {
		ListNode temp = node;
		if(data.length == 0) return;
		for(int i = 0; i < data.length; i++) {
			temp.next = new ListNode(data[i]);
			temp = temp.next;
		}
	}
	//打印链表
	public static void LinkedPrint(ListNode node) {
		if(node == null) return;
		while(node != null) {
			System.out.println(node.val + " ");
			node = node.next;
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		ListNode  l1 = new ListNode(-1);
		int[] nums1 = {1, 4, 5};
		add(l1, nums1);
		ListNode l2 = new ListNode(-1);
		int[] nums2 = {1, 3, 4};
		add(l2, nums2);
		ListNode l3 = new ListNode(-1);
		int[] nums3 = {2, 6};
		add(l3, nums3);
		ListNode[] lists = {l1.next, l2.next, l3.next};
		ListNode result = mergeKLists(lists);
		LinkedPrint(result);
	}
}
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