【C】链表算法题4 -- 合并两个有序链表

leetcode链接https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/description/https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/description/https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/description/

我们先来看一下题目描述 ：

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：

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

示例2：

输入： l1 = [], l2 = []
输出：[]

函数头部：

cpp 复制代码

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) 
{
    
}

很显然，这个题目是给你两个有序链表的首节点，让你返回合并之后链表的首节点。

思路

需要注意的是合并的两个链表是升序链表，也就是两个链表节点中的值是从小到大依次排列的。

这个题的思路我们可以借鉴之前第一道链表算法题 -- 移除链表元素的思想，新建一个链表用来链接原来两个链表里面的较小的节点 。同样，为了保存返回的节点的地址以及降低时间复杂度，所以这里仍选择创建两个指针变量 PHead 和 PTail 分别用来指向新链表的首节点和尾节点 ，再创建两个指针变量 l1 和 l2 分别指向 list1 和 list2 链表的首节点，然后让 l1 和 l2 分别遍历原来两个链表，每遍历一次就比较 l1 和 l2 指向节点 val 值的大小，然后让 val 值较小的尾插到新链表尾部，然后依次比较，直到其中一个链表遍历完成，循环就结束。

但是题目要求把两个链表所有的节点都合并为一个新链表，但是只有一个链表遍历完，节点都尾插到新链表里面，不代表着两个链表的节点都尾插到了新链表里面 ，如示例1，当 l2 遍历完list2走到NULL时：

list1中还有一个节点并未插入到新链表中，所以还需要一个循环，用来将 list1 剩下的节点依次尾插到新链表中 ；类似的，也有可能出现 list1 的节点全都尾插到新链表中，而 list2 还有剩余的节点，所以也需要一个循环依次把 list2 的节点尾插到新链表中。

这段逻辑的代码为：

cpp 复制代码

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) 
{ 
  //创建新链表
  ListNode* PHead, *PTail;
  PHead = PTail = NULL;
  ListNode* l1 = list1, * l2 = list2;
  //将list1和list2中val值较小的节点尾差到新链表中
  while (l1 && l2)
  {

      if (l1->val < l2->val)
      {
          //判断新链表是否为空
          if (PHead == NULL)
          {
              PHead = PTail = l1;
              l1 = l1->next;
          }
          else
          {
              PTail->next = l1;
              l1 = l1->next;
              PTail = PTail->next;
          }
      }
      else
      {
          //判断链表是否为空
          if (PHead == NULL)
          {
              PHead = PTail = l2;
              l2 = l2->next;
          }
          else
          {
              PTail->next = l2;
              l2 = l2->next;
              PTail = PTail->next;
          }
      }
  }
  //将list1中还未插入的节点依次尾插到新链表中  
  while (l1)
  {
      PTail->next = l1;
      l1 = l1->next;
      PTail = PTail->next;
  }
  //将list2中还未插入的节点依次尾插到新链表中
  while (l2)
  {
      PTail->next = l2;
      l2 = l2->next;
      PTail = PTail->next;
  }
  
  return PHead;
}

这里还需要考虑特殊情况，就是 list1 或者 list2 为空的情况 ，在这种情况下第一个循环是进不去的，而如果 list1 为空，list2 不为空，那么就会进入第二个循环，会发生对 patil ，也就是NULL指针的解引用，会发生错误 ；同样，如果 list1 不为空，而 list2 为空，也会发生同样的情况。所以这里也需要特殊处理一下，如果 list1 为空，那就返回list2，如果 list2 为空，那就返回list1。完整代码如下：

代码

cpp 复制代码

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) 
{ 
  //判断两个链表为不为空
  if (list1 == NULL)
  {
      return list2;
  }
  if (list2 == NULL)
  {
      return list1;
  } 
  //创建新链表
  ListNode* PHead, *PTail;
  PHead = PTail = NULL;
  ListNode* l1 = list1, * l2 = list2;
  //将list1和list2中val值较小的节点尾差到新链表中
  while (l1 && l2)
  {

      if (l1->val < l2->val)
      {
          //判断新链表是否为空
          if (PHead == NULL)
          {
              PHead = PTail = l1;
              l1 = l1->next;
          }
          else
          {
              PTail->next = l1;
              l1 = l1->next;
              PTail = PTail->next;
          }
      }
      else
      {
          //判断链表是否为空
          if (PHead == NULL)
          {
              PHead = PTail = l2;
              l2 = l2->next;
          }
          else
          {
              PTail->next = l2;
              l2 = l2->next;
              PTail = PTail->next;
          }
      }
  }
  //将list1中还未插入的节点依次尾插到新链表中  
  while (l1)
  {
      PTail->next = l1;
      l1 = l1->next;
      PTail = PTail->next;
  }
  //将list2中还未插入的节点依次尾插到新链表中
  while (l2)
  {
      PTail->next = l2;
      l2 = l2->next;
      PTail = PTail->next;
  }
  
  return PHead;
}

改进

写完上面那个代码我们可以发现代码特别的长，原因就是其中有一段代码相同，就是在第一个循环里面，要判断新链表为不为空（PHead == NULL），所以这里我们可以改进一下，就是动态开辟一个节点，让PHead 与 PTail 都指向它，这样就不必判断链表为不为空了，也就省去了那段代码。

如果这样改进的话，最后返回的是 PHead 指向节点的下一个节点的地址，需要在最后释放一下动态开辟的那个节点，当然不要忘记把PHead置为NULL，改进后的完整代码如下：

cpp 复制代码

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) 
{
    //list1为空的时候
    if (list1 == NULL)
    {
        return list2;
    }
    //list2为空的时候
    if (list2 == NULL)
    {
        return list1;
    }
    ListNode* l1 = list1, *l2 = list2;
    //新建一个带头节点的新链表
    ListNode* PHead,*PTail;
    PHead = PTail = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    //开始尾插，谁小谁尾插
    while (l1 && l2)
    {
        if (l1->val < l2->val)
        {
            PTail->next = l1;
            l1 = l1->next;
            PTail = PTail->next;
        }
        else
        {
            PTail->next = l2;
            l2 = l2->next;
            PTail = PTail->next;
        }
    }
    //如果list1还有结点，尾插到链表中
    while (l1)
    {
        PTail->next = l1;
        l1 = l1->next;
        PTail = PTail->next;
    }
    如果list2还有结点，尾插到链表中
    while (l2)
    {
        PTail->next = l2;
        l2 = l2->next;
        PTail = PTail->next;
    }
    //实际返回的为新链表头节点的下一个结点
    ListNode* retnode = PHead->next;
    free(PHead);
    PHead = NULL;
    return retnode;
}