合并两个有序链表和合并 K 个升序链表

将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

示例 1：

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输入：l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出：[1,1,2,3,4,4]

示例 2：

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输入：l1 = [], l2 = []
输出：[]

示例 3：

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输入：l1 = [], l2 = [0]
输出：[0]

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/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {
    //判空
    if(list1==NULL)
    {
        return list2;
    }
    if(list2==NULL)
    {
        return list1;
    }
    
    //创建新的节点
    struct ListNode* NewHead ,*NewTail;
    NewHead=NewTail = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    struct ListNode*l1=list1;
    struct ListNode*l2=list2;
    
    while(l1&&l2)
    {
        if(l1->val>l2->val)
        {
            NewTail->next = l2;
            NewTail=NewTail->next;
            l2=l2->next;
        }
        else
        {
            NewTail->next = l1;
            NewTail=NewTail->next;
            l1=l1->next;
        } 
    }
    //出来就两种情况,要l1先走完,或l2先走完
    if(l1)
    {
        NewTail->next=l1;
    }
    if(l2)
    {
        NewTail->next=l2;
    }

    //申请的节点要释放掉
    struct ListNode * ret = NewHead->next;
    free(NewHead);
    NewHead =NULL;
    return ret;
}

23. 合并 K 个升序链表

困难

示例 1：

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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：

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输入：lists = []
输出：[]

示例 3：

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输入：lists = [[]]
输出：[]

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/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
 struct ListNode*mergeTwoList(struct ListNode*l1,struct ListNode*l2)
 {
    if(l1==NULL)
    return l2;
    if(l2==NULL)
    return l1;
    if(l1->val<l2->val)
    {
        l1->next=mergeTwoList(l1->next,l2);
        return l1;
    }
    else
    {
        l2->next = mergeTwoList(l1,l2->next);
        return l2;
    }
 }
struct ListNode* mergeKLists(struct ListNode** lists, int listsSize) {
    //判空
    if(lists==NULL||listsSize==0)
    return NULL;
    //分治
    int interval =1;
    while(interval<listsSize)
    {
        for(int i =0;i<listsSize-interval;i+=2*interval)
        {
            lists[i] = mergeTwoList(lists[i],lists[i+interval]);
        }
        interval*=2;
    }
    return lists[0];
}

假设我们有三个升序链表，每个链表中的元素分别为：

链表1：1 -> 4 -> 5

链表2：1 -> 3 -> 4

链表3：2 -> 6

我们的目标是将这三个链表合并成一个升序链表。

初始时，我们设置interval为1，然后进入while循环。在第一次迭代中，我们将会合并两个链表，步长为2。

第一次迭代：

• 合并lists $0$ 和lists $1$ ，即链表1和链表2，得到结果：1 -> 1 -> 3 -> 4 -> 4 -> 5。

• 合并lists $2$ 和空链表，因为lists $2$ 为空，所以结果仍为链表3：2 -> 6。

此时，interval乘以2，变为2。

第二次迭代：

• 合并lists $0$ 和lists $2$ ，即上一次合并后的结果和链表3，得到最终结果：1 -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 4 -> 5 -> 6。

由于此时interval已经大于等于listsSize，所以while循环结束，算法执行完成。

这就是使用分治法合并K个升序链表的具体执行过程，通过每次迭代合并两个子问题，并将子问题的规模逐步增大，最终得到合并后的结果。