一、题目解析
1、将给定升序链表合并，依旧升序排列
2、链表个数可为0，并会出现空指针的情况
二、算法原理
解法1：暴力解法 O(N*K^2)
按合并两个有序链表，两两合并
解法2：利用优先级队列优化 O(N*K*logK)
优先级队列默认是大根堆，我们是升序合并，所以我们需要传入比较函数，修改为小根堆
由于我们存储的是链表的指针，所以模板提供的greater不符合我们的比较逻辑，这里给出两个方法
1、自己实现一个仿函数，重写比较规则
2、重载operator>(不建议，因为是ListNode类中成员函数，题目提供了ListNode类)
第三个模板参数要求传递的是类型，lambda表达式是一个匿名函数对象，所以不能用lambda表达式
具体流程：
1、先建k个(lists.size())小根堆(注意：建堆时，需要判断指针是否为空，为空则不插入)
2、用top()取出堆顶元素链接到哨兵位头结点上
3、若堆顶元素的next不为空，则push()到小根堆中，直到小根堆中元素为空
时间复杂度分析：
由于k个小根堆，堆排时间复杂为logK，需要遍历平均长度为n的k个链表n*k，所以总的时间复杂度为logk*k*n
解法3：分治-递归 O(N*K*logK)
两个红框内的合并逻辑是一样的，所以可以使用分治递归的方法实现
时间复杂度分析：
每次合并所需logk，n的平均长度的k个链表，所需时间为logK*K*N
三、代码示例
解法2：
cpp
复制代码
//解法2：优先级队列优化
class Solution {
public:
struct Greater
{
bool operator()(const ListNode* l1,const ListNode* l2)
{
return l1->val>l2->val;
}
};
ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists)
{
const int k = lists.size();
priority_queue<ListNode*,vector<ListNode*>,Greater> pq;//建小根堆
ListNode* newhead = new ListNode();
//传入k个节点指针
for(auto e : lists)
{
if(e) pq.push(e);
if(pq.size()>k) pq.pop();
}
ListNode* tail = newhead;
//开始合并
while(!pq.empty())
{
ListNode* newnode = pq.top();
pq.pop();
//判断是否插入后一个节点指针
if(newnode && newnode->next != nullptr) pq.push(newnode->next);
//链接
tail->next = newnode;
tail = newnode;
}
ListNode* cur = newhead->next;
delete newhead;//释放哨兵位头结点
return cur;
}
};
解法3：
cpp
复制代码
//解法3：分治-归并
class Solution {
public:
ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists)
{
//特判没有元素的情况
if(lists.empty()) return nullptr;
return mergeSort(lists,0,lists.size()-1);
}
ListNode* mergeSort(vector<ListNode*>& lists,int left,int right)
{
//只有一个元素时返回
if(left>=right) return lists[right];
//分两块块[left,mid][mid+1,right]
int mid = (left+right)>>1;
ListNode* cur1 = mergeSort(lists,left,mid);
ListNode* cur2 = mergeSort(lists,mid+1,right);
//合并两个有序链表
ListNode* newhead = new ListNode();
ListNode* tail = newhead;
while(cur1&&cur2)
{
if(cur1->val>cur2->val)
{
tail->next = cur2;
tail = cur2;
cur2=cur2->next;
}
else
{
tail->next = cur1;
tail = cur1;
cur1=cur1->next;
}
}
//处理未合并完的链表
while(cur1)
{
tail->next = cur1;
tail = cur1;
cur1=cur1->next;
}
while(cur2)
{
tail->next = cur2;
tail = cur2;
cur2=cur2->next;
}
tail = newhead->next;
delete newhead;//释放哨兵位头结点
return tail;
}
};
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