拆解LeetCode 23：将复杂拆分为简单，轻松掌握链表合并技巧

2024-02-07 06:48:45

导语

在计算机科学领域，链表是一种常用的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。链表在处理线性数据时非常高效，但当我们需要将多个链表合并成一个时，就面临着不小的挑战。LeetCode 23题正是这样一个经典的链表合并难题。

剖析题意

LeetCode 23题的题目如下：

给定一个链表数组，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。

从题意中可以看出，我们的目标是将一组有序链表合并成一个有序链表。为了实现这一目标，我们需要一个巧妙的方法来比较和合并各个链表中的元素。

解决方案

解决LeetCode 23题的关键在于找到一种有效的方法来比较和合并链表中的元素。最常用的方法之一是分治法。我们可以将链表合并任务分解成更小的子任务，然后逐个解决这些子任务，最终得到合并后的链表。

具体来说，我们可以使用归并排序的思想来合并链表。归并排序是一种经典的排序算法，它将一个列表分成两半，然后递归地对每一半进行排序，最后将排序后的两半合并成一个有序的列表。

代码实现

以下是使用Python语言实现的LeetCode 23题代码：

def merge_k_lists(lists):
    """
    合并K个升序链表
    """

    # 检查输入是否合法
    if not lists or len(lists) == 0:
        return None

    # 使用归并排序思想合并链表
    while len(lists) > 1:
        merged_lists = []
        for i in range(0, len(lists), 2):
            # 合并两个链表
            merged_lists.append(merge_two_lists(lists[i], lists[i+1] if i+1 < len(lists) else None))
        lists = merged_lists

    return lists[0]


def merge_two_lists(l1, l2):
    """
    合并两个升序链表
    """

    # 创建一个新的链表头节点
    dummy = ListNode(0)

    # 当前节点指向头节点
    current = dummy

    # 循环比较两个链表的节点
    while l1 and l2:
        if l1.val < l2.val:
            # 将l1的当前节点添加到合并后的链表中
            current.next = l1
            l1 = l1.next
        else:
            # 将l2的当前节点添加到合并后的链表中
            current.next = l2
            l2 = l2.next

        # 更新当前节点
        current = current.next

    # 将剩余的节点添加到合并后的链表中
    current.next = l1 or l2

    return dummy.next