23. Merge k Sorted Lists

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

方法一：利用优先队列：

优先队列容器与队列一样，只能从队尾插入元素，从队首删除元素。但是它有一个特性，就是队列中最大的元素总是位于队首，所以出队时，并非按照先进先出的原则进行，而是将当前队列中最大的元素出队。这点类似于给队列里的元素进行了由大到小的顺序排序。元素的比较规则默认按元素值由大到小排序，可以重载“<”操作符来重新定义比较规则。

priority_queue<int> q;   　　　　　　　　　　　　  //通过操作，按照元素从大到小的顺序出队

priority_queue<int,vector<int>, greater<int> > q;  　　//通过操作，按照元素从小到大的顺序出队

struct cmp{
    bool operator()(ListNode* a, ListNode* b)
    {
        return a->val > b->val;
    }
};
class Solution {
public:
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) 
    {
        if(lists.size()<1)
            return NULL;
        priority_queue<ListNode*, vector<ListNode*>, cmp> temp;
        
        for(int i = 0; i<lists.size();i++)
            if(lists[i])
                temp.push(lists[i]);
        
        ListNode* ans = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
        ans->next = NULL;
        ListNode* mv = ans;
        while(!temp.empty())
        {
            ListNode* flag = temp.top();
            temp.pop();
            mv->next = flag;
            mv = mv->next;
            if(flag->next)
                temp.push(flag->next);
        }
        return ans->next;
    }
};

方法二：利用归并排序：

class Solution {
public:
    ListNode *mergeKLists(vector<ListNode *> &lists) {
        if (lists.size() == 0) return NULL;
        int n = lists.size();
        while (n > 1) {
            int k = (n + 1) / 2;
            for (int i = 0; i < n / 2; ++i) {
                lists[i] = mergeTwoLists(lists[i], lists[i + k]);
            }
            n = k;
        }
        return lists[0];
    }
    
    ListNode *mergeTwoLists(ListNode *l1, ListNode *l2) {
        ListNode *head = new ListNode(-1);
        ListNode *cur = head;
        while (l1 && l2) {
            if (l1->val < l2->val) {
                cur->next = l1;
                l1 = l1->next;
            } else {
                cur->next = l2;
                l2 = l2->next;
            }
            cur = cur->next;
        }
        if (l1) cur->next = l1;
        if (l2) cur->next = l2;
        return head->next;
    }
};