题目
给你一个链表数组,每个链表都已经按升序排列。
请你将所有链表合并到一个升序链表中,返回合并后的链表。
示例
示例 1:
输入:lists = [[1,4,5],[1,3,4],[2,6]] 输出:[1,1,2,3,4,4,5,6] 解释:链表数组如下: [ 1->4->5, 1->3->4, 2->6 ] 将它们合并到一个有序链表中得到。 1->1->2->3->4->4->5->6示例 2:
输入:lists = [] 输出:[]示例 3:
输入:lists = [[]] 输出:[]
分析
为了将多个已排序的链表合并成一个升序链表,可以使用分治法。分治法的核心思想是将问题分解为更小的子问题,然后逐个解决子问题,最后将子问题的解合并起来得到原问题的解。
分治法
代码解释
mergeTwoLists
函数:
- 该函数用于合并两个有序链表。
- 创建一个虚拟头结点
dummy
,并使用tail
指针来构建结果链表。 - 比较两个链表的节点值,将较小的节点添加到结果链表中。
- 最后将剩余的节点添加到结果链表的末尾。
mergeLists
函数:
- 该函数使用分治法来合并多个链表。
- 如果
left
大于right
,返回nullptr
。 - 如果
left
等于right
,返回lists[left]
。 - 计算中间位置
mid
,递归地合并左半部分和右半部分的链表。 - 最后调用
mergeTwoLists
函数将合并后的两个链表合并成一个链表。
mergeKLists
函数:
- 该函数调用
mergeLists
函数,从整个链表数组的范围开始合并。
时间复杂度:O(),
是所有链表中的节点总数,
是链表的数量
空间复杂度:O()
class Solution {
private:
// 合并两个有序链表的函数
ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {
// 创建一个虚拟头结点,方便处理
ListNode dummy(0);
ListNode* tail = &dummy;
// 比较两个链表的节点值,将较小的节点添加到结果链表中
while (l1 && l2) {
if (l1->val < l2->val) {
tail->next = l1;
l1 = l1->next;
} else {
tail->next = l2;
l2 = l2->next;
}
tail = tail->next;
}
// 将剩余的节点添加到结果链表中
if (l1) {
tail->next = l1;
} else {
tail->next = l2;
}
return dummy.next;
}
// 分治法合并多个链表的函数
ListNode* mergeLists(vector<ListNode*>& lists, int left, int right) {
if (left > right) {
return nullptr;
}
if (left == right) {
return lists[left];
}
int mid = left + (right - left) / 2;
// 递归合并左半部分和右半部分的链表
ListNode* l1 = mergeLists(lists, left, mid);
ListNode* l2 = mergeLists(lists, mid + 1, right);
return mergeTwoLists(l1, l2);
}
public:
ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {
return mergeLists(lists, 0, lists.size() - 1);
}
};