合并两个有序链表（精美图示详解哦）

引言

在前面两篇文章中，我们介绍了几道链表的习题：反转链表、链表的中间结点、链表的倒数第k个结点：

戳我看反转链表详解哦
戳我看链表的中间结点与链表的倒数第k个结点详解哦

本篇文章中，将继续介绍关于链表的题目：合并两个有序链表：
合并两个有序链表OJ链接

合并两个有序链表

题目描述

这道题要求我们将两个有序链表合并为一个链表，并返回合并后链表的首结点地址。
参数为两个链表的首结点地址，两个链表均为非递减排序，即链表中的数据为递增或相等序列。结构体变量与主函数部分已经定义，我们只需要实现接口即可。

在之前我们做过合并两个有序数组的题目，我们可以使用双指针的方法，将一数组中的元素按照顺序插入到另一数组中：即从后向前遍历两个数组，将较大的元素插入到数组的末尾。
对于链表的合并，我们也可以借鉴这种方法：

方法一：将第二个链表合并到第一个

思路

我们可以创建用两个指针，从前向后分别遍历两个链表：
若list1中指针指向的结点的数据大于list2中指针指向的，将list2中的元素插入到list1中元素的前面，然后list1中的指针位置不变，list2中的指针向后移动一个结点；若list1中指针指向的结点小于list2中的，list1中的指针向前移动一个结点。

若list1中的指针遍历到末尾，则说明list2中还有结点没有插入到list2中，且这些结点的数据大于list1中的，所以直接将这个指针插入到list1末尾即可。

但是，这样的方法会有些复杂，尤其是在插入的时候的情况较麻烦，这一点大家在后面的实现中可以体会到。

实现

为了使代码更简洁，我们可以对结构体名称重命名：

typedef struct ListNode ListNode;

要实现这个算法，我们首先需要两个指针变量cur1与cur2，将它们分别初始化为两个链表的首结点地址：

ListNode* cur1 = list1;
ListNode* cur2 = list2;

并且，当我们要将cur2指向的结点插入到cur1指向的结点前时，需要一个指向cur1前面的结点的地址用来辅助，我们将这个指针初始化为NULL：

ListNode* beforecur1 = NULL;

首先，我们需要判断链表2是否为空链表，通过判断cur2的值即可：当cur2的值为NULL时，直接返回第一个链表的首结点地址list1；

然后，while循环，循环需要cur1与cur2都不为空：

在循环中，判断cur1->val的与cur2->val的大小：
若cur1->val大于cur2->val，有两种情况：
若cur1是链表的第一个结点（即beforecur的值为NULL没有被改变），我们就需要将cur2指向的结点头插到list1中。即先将list2赋值为cur2->next，将其向后移动一个结点；然后将cur2->next赋值为list1，即原来第一个链表的首结点地址；然后将beforecur1赋值为cur2，即将其移动到cur1的前一个结点处；最后，将list1改为cur2，即现链表1的首结点，将cur2改为list2，即cur2在链表2中向后移动一个结点。
若cur1不是链表的第一个结点，我们就将cur2指向的结点插入到cur1指向结点的前面。即先将list2赋值为cur2->next，将其向后移动一个结点；然后将beforecur1->next改为cur2，即让cur1前面的结点连接上cur2；然后将beforecur1赋值为cur2，即将其移动到cur1的前一个结点处；然后，将cur2->next改为cur1，即让cur2连接上cur1.最后，将cur2改为list2，即cur2在链表2中向后移动一个结点。

若cur1->val小于等于cur2->val，将cur1向后移动一个结点即可：
首先将beforecur1改为cur1，即向后移动一个结点。然后将cur1改为cur1->next即将cur1向后一动一个结点即可：

typedef struct ListNode ListNode;

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
{
    ListNode* cur1 = list1;
    ListNode* beforecur1 = NULL;
    ListNode* cur2 = list2;
    if (cur2 == NULL)
    {
        return list1;
    }
    while (cur1 && cur2)
    {
        if (cur1->val > cur2->val)
        {
            if (beforecur1 == NULL)
            {
                list2 = cur2->next;
                cur2->next = list1;
                beforecur1 = cur2;
                list1 = cur2;
                cur2 = list2;
            }
            else
            {
                list2 = cur2->next;
                beforecur1->next = cur2;
                beforecur1 = cur2;
                cur2->next = cur1;
                cur2 = list2;
            }
        }
        else
        {
            beforecur1 = cur1;
            cur1 = cur1->next;
        }
    }
    if (cur2)
    {
        if (beforecur1 == NULL)
        {
            list1 = cur2;
        }
        else
        {
            beforecur1->next = cur2;
        }
    }
    return list1;
}

方法二：尾插到哨兵位的头节点

思路

我们可以直接创建一个哨兵位的头结点，然后将cur1与cur2中的较大值尾插到该哨兵位的头节点后。这样，就可以避免我们在cur1前插入结点时的复杂情况：
不需要判断cur1是否为第一个结点，并且尾插要比在前面插入更加方便。

实现

为实现这个算法，在需要结构体指针cur1与cur2之外，我们还需要两个指针，用来表示新的链表的首结点地址与尾结点地址：

ListNode* tail = NULL;
ListNode* guard = NULL;

需要说明的是，哨兵位的头节点是放在链表的起始位置，可以使在链表中插入第一个结点时更方便。是不计入链表的数据的。
我们可以动态开辟这块空间：

guard = tail = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));

当然，需要if判断是否开辟成功：

if (guard == NULL)
    {
        perror("malloc");
    }

接下来可以直接进入循环，需要cur1与cur2均不为空：

在循环中，判断cur1->val的与cur2->val的大小：
若cur1->val大于cur2->val:
将tail->next改为cur2，即将哨兵结点的末尾与cur2连接起来。然后将tail改为tail->next，即使其依旧指向新链表的末尾。然后将cur2改为cur2->next，即cur2向后移动一个结点。
若cur1->val小于等于cur2->val:
将tail->next改为cur1，即将哨兵结点的末尾与cur1连接起来。然后将tail改为tail->next，即使其依旧指向新链表的末尾。然后将cur1为cur1->next，即cur1向后移动一个结点。

在结束循环后，若cur2不为空，说明链表2还剩余结点，且大于其他的任何数据，将其接在新链表的末尾即可；
cur1不为空同理，将其接到新节点末尾即可：

最后，需要注意的是，guard指向的哨兵位的头节点是动态开辟的空间，所以需要free释放。但是由于释放后就不能返回值，所以先用一个ret指针记录guard->next的值，等释放guard指向的空间后，返回ret即可：

typedef struct ListNode ListNode;

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
{
    ListNode* cur1 = list1;
    ListNode* cur2 = list2;
    ListNode* tail = NULL;
    ListNode* guard = NULL;
    guard = tail = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    if (guard == NULL)
    {
        perror("malloc");
    }
    while (cur1 && cur2)
    {
        if (cur1->val > cur2->val)
        {
            tail->next = cur2;
            tail = tail->next;
            cur2 = cur2->next;
        }
        else
        {
            tail->next = cur1;
            tail = tail->next;
            cur1 = cur1->next;
        }
    }
    if (cur2)
    {
        tail->next = cur2; 
    }
    else
    {
        tail->next = cur1;
    }
    ListNode* ret = guard->next;
    free(guard);
    return ret;
}

总结

到此，关于合并两个有序链表的两种解法已经介绍完了，第二种方法显然是简单很多的。当然会有其他的算法解决，欢迎大家在评论区讨论

后续可能还会有几道链表的相关题目，欢迎大家持续关注哦

如果大家认为我对某一部分没有介绍清楚或者某一部分出了问题，欢迎大家在评论区提出

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