LSGO——LeetCode實戰（數組系列）：21題 合併k個有序鏈表(Merge k Sorted Lists)

原題：

合併 k 個排序鏈表，返回合併後的排序鏈表。請分析和描述算法的複雜度。

示例:

輸入:
[
1->4->5,
1->3->4,
2->6
]
輸出: 1->1->2->3->4->4->5->6

來源：力扣（LeetCode）
鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/merge-k-sorted-lists
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解法一：先處理相鄰的兩個鏈表，使用的解法和第21題一樣

思路：直接將數組中的各個鏈表兩兩相加。
** 超時**

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def mergetowlist(self,temp1,temp2):
        if temp1 and temp2:
            if temp1.val > temp2.val:
                temp1 , temp2 = temp2, temp1
            temp1.next = self.mergetowlist(temp1.next,temp2)
        return temp1  or temp2
    def mergeKLists(self, lists):
        """
        :type lists: List[ListNode]
        :rtype: ListNode
        """
        if lists == []:
            return None
        while len(lists) !=1:
            temp1= lists[0]
            temp2 = lists[1]
            lists[0] = self.mergetowlist(temp1,temp2)
            lists.pop(1)
        return lists[0]
        

解法二： 暴力法

先將數組中各個節點的val值提取出來放入到一個數組中，在將數組進行排序，並創建一個新的鏈表。

class Solution(object):
    def mergeKLists(self, lists):
        """
        :type lists: List[ListNode]
        :rtype: ListNode
        """
        nodes = []
        head = point = ListNode(0)
        for l in lists:
            while l:
                nodes.append(l.val)
                l = l.next
        for x in sorted(nodes):
            point.next = ListNode(x)
            point = point.next
        return head.next

解法三 ：（優先隊列）

思路：使用優先隊列存儲數組的每個鏈表的首節點，獲得最小值的節點，將這個節點接在point這個最終有序鏈表的後面。

from Queue import PriorityQueue
class Solution(object):
    def mergeKLists(self, lists):
        """
        :type lists: List[ListNode]
        :rtype: ListNode
        """
        head = point = ListNode(0)
        q = PriorityQueue()   # 創建優先隊列
        for l in lists:
            if l:
                q.put((l.val, l))    # 根據l.val值進行排序
        while not q.empty():
            val, node = q.get()   # 出隊
            point.next = ListNode(val)
            point = point.next
            node = node.next
            if node:
                q.put((node.val, node))   # 如果node存在，則將這個節點加入到隊列中去
        return head.next

解法四：分治法

class Solution(object):
    def mergeKLists(self, lists):
        """
        :type lists: List[ListNode]
        :rtype: ListNode
        """
        amount = len(lists)
        interval = 1
        while interval < amount:
            for i in range(0, amount - interval, interval * 2):
                lists[i] = self.mergetowlist(lists[i], lists[i + interval])
            interval *= 2
        return lists[0] if amount > 0 else None

    def mergetowlist(self,temp1,temp2):
        if temp1 and temp2:
            if temp1.val > temp2.val:
                temp1 , temp2 = temp2, temp1
            temp1.next = self.mergetowlist(temp1.next,temp2)
        return temp1  or temp2