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wx jikerizhi

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23. 合并 K 个升序链表

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 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:[]

提示:

  • k == lists.length

  • 0 <= k <= 104

  • 0 <= lists[i].length <= 500

  • -104 <= lists[i][j] <= 104

  • lists[i]升序 排列

  • lists[i].length 的总和不超过 104

思路分析

优先队列是最优解,退而求其次,可以考虑使用分治。

  • 一刷

  • 二刷

  • 三刷

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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2019-10-22 12:40:12
 */
public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
  PriorityQueue<ListNode> heap = new PriorityQueue<>((l1, l2) -> l1.val - l2.val);
  for (ListNode l : lists) {
    if (Objects.nonNull(l)) {
      heap.add(l);
    }
  }
  ListNode dummy = new ListNode();
  ListNode curr = dummy;
  while (!heap.isEmpty()) {
    ListNode node = heap.poll();
    curr.next = node;
    curr = curr.next;
    if (Objects.nonNull(node.next)) {
      heap.add(node.next);
    }
  }
  return dummy.next;
}

/**
 * Runtime: 40 ms, faster than 20.21% of Java online submissions for Merge k Sorted Lists.
 *
 * Memory Usage: 39.6 MB, less than 74.87% of Java online submissions for Merge k Sorted Lists.
 */
public ListNode mergeKLists1(ListNode[] lists) {
  PriorityQueue<ListNode> queue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(o -> o.val));
  for (ListNode list : lists) {
    if (Objects.nonNull(list)) {
      queue.add(list);
    }
  }

  ListNode result = null;
  ListNode tail = null;
  for (ListNode node = queue.poll(); Objects.nonNull(node); ) {
    if (Objects.isNull(result)) {
      result = node;
    }
    ListNode next = node.next;
    if (Objects.nonNull(next)) {
      queue.add(next);
    }
    if (Objects.nonNull(tail)) {
      tail.next = node;
    }
    tail = node;
    node = queue.poll();
  }

  return result;
}
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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2024-07-02 20:13:49
 */
public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
  if (Objects.isNull(lists) || lists.length == 0) {
    return null;
  }
  PriorityQueue<ListNode> queue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(o -> o.val));
  for (ListNode node : lists) {
    if (node != null) {
      queue.offer(node);
    }
  }
  ListNode dummy = new ListNode();
  ListNode cur = dummy;
  while (!queue.isEmpty()) {
    ListNode node = queue.poll();
    cur.next = node;
    cur = cur.next;
    if (node.next != null) {
      queue.offer(node.next);
    }
  }
  return dummy.next;
}
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/**
 * @author D瓜哥 · https://www.diguage.com
 * @since 2025-03-30 23:20:44
 */
public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
  if (Objects.isNull(lists) || lists.length == 0) {
    return null;
  }
  // 注意:这里使用一个虚拟头节点,方便后续的操作
  ListNode dummy = new ListNode(0);
  // 自定义 Comparator,对堆内的 ListNode 头节点数字做排序
  PriorityQueue<ListNode> pq = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(a -> a.val));
  for (ListNode node : lists) {
    if (Objects.nonNull(node)) {
      pq.offer(node);
    }
  }
  ListNode current = dummy;
  while (!pq.isEmpty()) {
    ListNode node = pq.poll();
    current.next = node;
    current = node;
    ListNode next = node.next;
    node.next = null;
    if (Objects.nonNull(next)) {
      pq.offer(next);
    }
  }
  return dummy.next;
}