力扣刷题Python笔记：合并K个升序链表

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。

来源：力扣（LeetCode）

python解法

这道题用到了一种以前刷题没遇到过的数据结构——堆（heap），它是一种优先队列，能够让你以任意顺序添加对象，并且随时可以找出最小队列。它的效率高于列表中的min函数。

实际上，Python中并没有独立的堆类型，只有一个包含一些堆操作函数的模块——heapq（字母q表示队列）。heapq模块中有6个函数如下表所示，我们必须用列表来表示堆对象本身。

函数	说明
heappush(heap, i)	把元素 i 压入堆heap中
heappop(heap)	从堆heap中取出最小元素
heapify(heap)	让列表heap具备堆的特征
heapreplace(heap, x)	从堆heap中取出最小元素，并把元素x压入堆heap中
nlargest(n, heap)	找出堆heap中前n个最大的元素
nsmallest(n, heap)	找出堆heap中前n个最小的元素

具体解题思路如下：
①创建堆（列表）minheap，用来存放每个链表当前遍历到的节点；
②从每个链表中找到不为空的头结点，将该结点的值以及对应的索引（Lists中的第几个链表）放入堆minheap中；
③创建一个用来存放结果链表的头结点start以及移动结点cur_node；
④从minheap中取出最小值以及对应的索引 index，将cur_node.next指向该结点（注意是指向结点而不是指向值）；
⑤移动cur_node结点并更新索引index对应的链表头结点，如果新的头结点不为空，将其压入堆minheap中；
⑥当minheap不为空时，重复步骤④~⑤。

代码如下：

def mergeKLists(self, lists: List[ListNode]) -> ListNode:
    import heapq
    minheap = [] 
    # minheap用来存放每个链表当前遍历到的节点
    for index, node in enumerate(lists): # index代表这是第几个链表, node代表每个链表的头结点
        if node != None:  
        # 如果头结点不空，把它放入堆minheap中
            heapq.heappush(minheap, (node.val, index)) 
            # 将当前头结点的value以及所在的链表index入堆

    start = ListNode() # 用来存放结果
    cur_node = start      
    while minheap:  
        val, index = heapq.heappop(minheap) 
        # 堆内value最小的出堆，同时找到链表索引index，方便寻找下一个位置
        cur_node.next = lists[index]       # 加入到结果链表中
        cur_node = cur_node.next                # 移动到结果链表的下一个位置
        lists[index] = lists[index].next # 找到当前链表的下一个元素
        if lists[index] != None:      # 如果不为空的话就入堆
            heapq.heappush(minheap, (lists[index].val, index)) # 下一个元素入堆
    return start.next