【LeetCode每天一題】 Merge k Sorted Lists(合並K個有序鏈表)

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

思路

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　　這道題最簡單的方法就是我們將K個鏈表中的所有數據都存進數組中，然后對數據進行排序。排序完畢之后在依此對數組中的數據進行鏈表的構造。時間復雜度為O(n log n),n 是鏈表元素的總和。

　　第二種思路是我們我們可以將列表中兩個鏈表兩個鏈表進行合並，直到最后合並完只剩下一條鏈表，就是排序之后的鏈表。時間復雜度為O(Nlog k)(N是總的元素數)，空間復雜度為O(1)。
第二種圖示

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第一種方法的解決代碼

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class Solution(object):  2     def mergeKLists(self, lists):  3         """
 :type lists: List[ListNode]  5  :rtype: ListNode  6         """
        self.nodes = []  8         head = point = ListNode(0) # 設置哨兵節點  9         for l in lists: # 循環遍歷列表中每一個鏈表，將元素添加進數組。 10             while l: # 將當前鏈表中的元素進行添加 11  self.nodes.append(l.val) 12                 l = l.next 13         for x in sorted(self.nodes): # 將排序之后的數組中的元素，構造鏈表。 14             point.next = ListNode(x) 15             point = point.next 16         return head.next

第二種方法的解決代碼

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class Solution(object):  2     def mergeKLists(self, lists):  3         """
 :type lists: List[ListNode]  5  :rtype: ListNode  6         """
        amount = len(lists)          # 計算出K的數值
        interval = 1                        # 間距
        while interval < amount:    # 先從間距1開始合並，
            for i in range(0, amount - interval, interval * 2): 11                 lists[i] = self.merge2Lists(lists[i], lists[i + interval])   # 使用兩個鏈表的合並函數進行合並。
            interval *= 2        # 當上一次間距合並完之后，將間距擴大為2倍。
        return lists[0] if amount > 0 else lists      # 當列表鏈表數大於0時，返回第一個鏈表（排序好的鏈表）。
 
    def merge2Lists(self, l1, l2):         # 兩個鏈表進行合並成一個鏈表。
        head = point = ListNode(0)       # 設置哨兵節點
        while l1 and l2: 18             if l1.val <= l2.val: 19                 point.next = l1 20                 l1 = l1.next 21             else: 22                 point.next = l2 23                 l2 = l1 24                 l1 = point.next.next 25             point = point.next 26         if not l1:                            # 其中一個鏈表不為空，就將其添加到后面。
            point.next=l2 28         else: 29             point.next=l1 30         return head.next