[Java·算法·困难]LeetCode23. 合并K个升序链表

️ 力扣原文

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

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

输入：lists = []
输出：[]

输入：lists = [[]]
输出：[]

分析思路1

使用优先队列合并：
将所有链表的节点值存到一个优先级队列里面，它会自动进行排序，最后再将排序后的每个元素构造成一个新的链表。

题解1

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
    PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>((n1, n2) -> n1-n2);

        for (ListNode node : lists) {
            while (node!=null){
                queue.add(node.val);
                node = node.next;
            }
        }
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        ListNode curr = dummy;
        while (queue.peek()!=null){
            curr.next = new ListNode(queue.poll());
            curr = curr.next;
        }
        return dummy.next;
    }
}

执行结果

分析思路2

分治法：
将链表数组分成两个部分，然后对每个部分递归调用 mergeKLists 函数，最终合并两个链表，得到最终合并后的链表。

题解2

class Solution {
    public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
        if(lists.length == 0){return null;}
        return merge(lists, 0, lists.length - 1);
    }
    public ListNode merge(ListNode[] lists, int left, int right){
        if(left == right){
            return lists[left];
        }
        int mid = (left + right)/2;
        ListNode l1 = merge(lists, left, mid);
        ListNode l2 = merge(lists, mid+1, right);
        return mergeTwoLists(l1, l2);
    }

    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2){
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        ListNode curr = dummy;
        while (l1 != null && l2 != null){
            if(l1.val < l2.val){
                curr.next = l1;
                l1 = l1.next;
            }else {
                curr.next = l2;
                l2 = l2.next;
            }
            curr = curr.next;
        }
        if(l1 == null){
            curr.next = l2;
        }
        if(l2 == null){
            curr.next = l1;
        }
        return dummy.next;
    }
}

执行结果