LeetCode 热题100 21. 合并两个有序链表

LeetCode 热题100 | 21. 合并两个有序链表

大家好，今天我们来解决一道经典的算法题------合并两个有序链表。这道题在 LeetCode 上被标记为简单难度，要求我们将两个升序链表合并为一个新的升序链表。下面我将详细讲解解题思路，并附上 Python 代码实现。

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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：

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

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解题思路

这道题的核心是合并两个有序链表。我们可以使用 双指针法 来解决这个问题。

核心思想

1. 双指针法：

   • 使用两个指针分别遍历两个链表。
   • 比较两个指针当前节点的值，将较小的节点加入新链表。
   • 移动指针，继续比较，直到其中一个链表遍历完毕。

2. 处理剩余节点：

   • 如果其中一个链表还有剩余节点，直接将剩余部分加入新链表。

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代码实现

class ListNode:
    def __init__(self, val=0, next=None):
        self.val = val
        self.next = next

def mergeTwoLists(l1, l2):
    """
    :type l1: ListNode
    :type l2: ListNode
    :rtype: ListNode
    """
    # 创建一个虚拟头节点，简化边界条件处理
    dummy = ListNode()
    current = dummy  # 当前节点指针
    
    # 遍历两个链表
    while l1 and l2:
        if l1.val <= l2.val:
            current.next = l1
            l1 = l1.next
        else:
            current.next = l2
            l2 = l2.next
        current = current.next
    
    # 处理剩余节点
    if l1:
        current.next = l1
    else:
        current.next = l2
    
    return dummy.next

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代码解析

1. 初始化：

   • 创建一个虚拟头节点 dummy，用于简化边界条件处理。
   • current 是当前节点指针，初始指向 dummy。

2. 遍历链表：

   • 使用 while l1 and l2 循环遍历两个链表。
   • 比较 l1 和 l2 当前节点的值，将较小的节点加入新链表。
   • 移动 current 指针和较小的链表的指针。

3. 处理剩余节点：

   • 如果 l1 或 l2 还有剩余节点，直接将剩余部分加入新链表。

4. 返回结果：

   • 返回 dummy.next，即新链表的头节点。

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复杂度分析

• 时间复杂度：O(n + m)，其中 n 和 m 分别是两个链表的长度。我们需要遍历两个链表的所有节点。
• 空间复杂度：O(1)，只使用了常数个额外空间。

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示例运行

示例 1

# 创建链表 l1 = [1,2,4]
l1 = ListNode(1)
l1.next = ListNode(2)
l1.next.next = ListNode(4)

# 创建链表 l2 = [1,3,4]
l2 = ListNode(1)
l2.next = ListNode(3)
l2.next.next = ListNode(4)

# 合并链表
result = mergeTwoLists(l1, l2)

# 输出合并后的链表
while result:
    print(result.val, end=" -> ")
    result = result.next
print("None")

输出：

1 -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 4 -> None

示例 2

# 创建链表 l1 = []
l1 = None

# 创建链表 l2 = []
l2 = None

# 合并链表
result = mergeTwoLists(l1, l2)

# 输出合并后的链表
while result:
    print(result.val, end=" -> ")
    result = result.next
print("None")

输出：

None

示例 3

# 创建链表 l1 = []
l1 = None

# 创建链表 l2 = [0]
l2 = ListNode(0)

# 合并链表
result = mergeTwoLists(l1, l2)

# 输出合并后的链表
while result:
    print(result.val, end=" -> ")
    result = result.next
print("None")

输出：

0 -> None

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总结

通过双指针法，我们可以高效地合并两个有序链表。这种方法的时间复杂度为 O(n + m)，空间复杂度为 O(1)，能够处理较大的输入规模。希望这篇题解对你有帮助！如果还有其他问题，欢迎继续提问！

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