LeetCode算法精粹：轻松掌握「合并两个有序链表」难题，实现强强联合！

见解分享

2023-12-19 00:29:38

LeetCode算法精粹：轻松掌握「合并两个有序链表」难题，实现强强联合！

在计算机科学的世界里，算法是解决问题的关键，而LeetCode作为算法学习的殿堂，汇聚了大量精彩的算法难题，等待着我们去征服。今天，我们就来深入探讨LeetCode每日一题「合并两个有序链表」，带你领略算法之美，提升编程实力。

题目：合并两个有序链表

给定两个有序链表head1和head2，合并这两个链表，并返回合并后的排序链表。

思考：

如何判断两个链表是否已经合并完成？
如何确定合并后链表的顺序？
如何处理特殊情况，例如其中一个链表为空的情况？

实现：

首先，创建一个新的链表head，它将作为合并后链表的头节点。
然后，分别设置两个指针p1和p2，分别指向head1和head2的头节点。
循环比较p1和p2指向的节点的值，将较小的节点添加到新链表中，并移动相应的指针。
当其中一个指针到达链表的末尾时，将另一个链表的剩余节点全部添加到新链表中。
最后，返回合并后的链表head。

代码：

def merge_two_sorted_lists(head1, head2):
  """
  合并两个有序链表

  Args:
    head1 (ListNode): 第一个链表的头节点
    head2 (ListNode): 第二个链表的头节点

  Returns:
    ListNode: 合并后的链表的头节点
  """

  # 创建一个新的链表head，它将作为合并后链表的头节点
  head = ListNode(0)

  # 设置两个指针p1和p2，分别指向head1和head2的头节点
  p1 = head1
  p2 = head2

  # 循环比较p1和p2指向的节点的值，将较小的节点添加到新链表中，并移动相应的指针
  while p1 and p2:
    if p1.val < p2.val:
      head.next = p1
      p1 = p1.next
    else:
      head.next = p2
      p2 = p2.next

    # 将head指针移动到新添加的节点
    head = head.next

  # 当其中一个指针到达链表的末尾时，将另一个链表的剩余节点全部添加到新链表中
  if p1:
    head.next = p1
  if p2:
    head.next = p2

  # 返回合并后的链表head
  return head

实例：

给定两个有序链表head1和head2，其中：

head1 = 1 -> 2 -> 4 -> null
head2 = 1 -> 3 -> 4 -> null

合并后的链表为：

1 -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 4 -> null

优化：

为了进一步优化算法的性能，我们可以使用尾插法来合并两个链表。尾插法是指将新节点添加到链表的末尾，而不是头节点之后。这样可以避免每次添加节点时都需要移动所有节点的指针，从而提高了算法的效率。

代码：

def merge_two_sorted_lists_tail_insertion(head1, head2):
  """
  使用尾插法合并两个有序链表

  Args:
    head1 (ListNode): 第一个链表的头节点
    head2 (ListNode): 第二个链表的头节点

  Returns:
    ListNode: 合并后的链表的头节点
  """

  # 创建一个新的链表head，它将作为合并后链表的头节点
  head = ListNode(0)

  # 设置一个指针tail，它将指向合并后链表的最后一个节点
  tail = head

  # 循环比较p1和p2指向的节点的值，将较小的节点添加到新链表中，并移动相应的指针
  while p1 and p2:
    if p1.val < p2.val:
      tail.next = p1
      p1 = p1.next
    else:
      tail.next = p2
      p2 = p2.next

    # 将tail指针移动到新添加的节点
    tail = tail.next

  # 当其中一个指针到达链表的末尾时，将另一个链表的剩余节点全部添加到新链表中
  if p1:
    tail.next = p1
  if p2:
    tail.next = p2

  # 返回合并后的链表head
  return head