LeetCode Hot100（24/100）——21. 合并两个有序链表

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一、题目描述

给定两个 升序排列的单链表 list1 和 list2，请将它们 合并成一个新的升序链表，并返回合并后的链表。

示例输入：

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list1 = [1,2,4]
list2 = [1,3,4]

输出：

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[1,1,2,3,4,4]

二、题目理解与分析

两条有序链表，核心操作是逐节点比较两条链表的当前节点值，挑出更小的放入新链表中。

📌 可类比归并排序中的合并过程。

三、思维导图（mermaid）

合并两个有序链表
原始输入
list1: 1->2->4
list2: 1->3->4
解法思路
迭代法
使用虚拟头结点
递归法
按较小值递归连接
关键操作
比较当前节点值
移动指针
输出结果
新链表：1->1->2->3->4->4

四、解决方案一：迭代法

原理讲解

建立一个 虚拟头节点（dummy），方便操作，不需要额外处理链表头。
使用指针 cur 指向当前操作位置。
当两条链表都未结束时：
- 比较 list1.val 与 list2.val
- 连接较小的节点到 cur.next
- 将相应链表指针后移
合并完成后，如果其中一条链表尚未结束，直接将其接在结果链表尾部。

流程图（mermaid）

是
是
否
否
开始
list1 和 list2 均非空?
list1.val < list2.val?
连接 list1 节点到结果链表
移动 list1 指针
连接 list2 节点到结果链表
移动 list2 指针
将剩余链表连接到结果链表尾部
返回结果链表头(dummy.next)
结束

Java代码实现

java 复制代码

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(int val) { this.val = val; }
}

public class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
        // 创建虚拟头结点，方便操作
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        ListNode cur = dummy;

        while (list1 != null && list2 != null) {
            if (list1.val <= list2.val) {
                cur.next = list1;
                list1 = list1.next;
            } else {
                cur.next = list2;
                list2 = list2.next;
            }
            cur = cur.next;
        }

        // 剩余链表直接连接
        cur.next = (list1 != null) ? list1 : list2;

        return dummy.next;
    }
}

时间复杂度与空间复杂度分析

项目	分析
时间复杂度	O(m + n)，m、n 分别为两个链表长度，每个节点仅访问一次。
空间复杂度	O(1)，只使用常数级额外空间（除了输入链表的节点外）。

五、解决方案二：递归法

原理讲解

递归思想非常优美：

若 list1 或 list2 为 null，返回另一条。
比较两链表头节点：
- 若 list1.val < list2.val：
  list1.next = mergeTwoLists(list1.next, list2)
  返回 list1
- 否则：
  list2.next = mergeTwoLists(list1, list2.next)
  返回 list2

时序图（mermaid）

mergeTwoLists() List2 List1 mergeTwoLists() List2 List1 调用 mergeTwoLists(list1, list2) 比较 list1.val 与 list2.val 若 list1.val < list2.val，则递归 list1.next 与 list2 否则递归 list1 与 list2.next 每次返回较小节点作为当前结果最终返回合并后的头节点

Java代码实现

java 复制代码

public class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
        if (list1 == null) return list2;
        if (list2 == null) return list1;

        if (list1.val <= list2.val) {
            list1.next = mergeTwoLists(list1.next, list2);
            return list1;
        } else {
            list2.next = mergeTwoLists(list1, list2.next);
            return list2;
        }
    }
}

时间复杂度与空间复杂度分析

项目	分析
时间复杂度	O(m + n)，仍然是遍历所有节点一次。
空间复杂度	O(m + n)，递归调用栈深度最多等于节点总数。

六、总结

解法	优点	缺点	适用场景
迭代法	时间效率高；不占用额外栈空间	代码略冗长	大多数实际业务逻辑中推荐使用
递归法	代码简洁美观；逻辑清晰	可能导致栈溢出	递归深度较小的场景，或用于教学演示