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
方法1:使用優先隊列合併
我們需要維護當前每個鏈表沒有被合併的元素的最前面一個,k個鏈表就最多有 k個滿足這樣條件的元素,每次在這些元素裏面選取 val 屬性最小的元素合併到答案中。在選取最小元素的時候,我們可以用優先隊列來優化這個過程。
class Solution {
public static ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
if (lists == null || lists.length == 0) return null;
PriorityQueue<ListNode> queue = new PriorityQueue<>(lists.length, new Comparator<ListNode>() {
@Override
public int compare(ListNode o1, ListNode o2) {
return o1.val - o2.val;
}
});
for (int i = 0; i < lists.length; i++) {
if (lists[i] != null) {
queue.add(lists[i]);
}
}
ListNode begin = new ListNode(-1);
ListNode temp = begin;
while (!queue.isEmpty()) {
ListNode listNode = queue.poll();
begin.next = listNode;
begin = begin.next;
if (begin.next != null) {
queue.add(begin.next);
}
}
return temp.next;
}
}
複雜度
時間複雜度:考慮優先隊列中的元素不超過 k個,那麼插入和刪除的時間代價爲 O(logk),這裏最多有 kn個點,對於每個點都被插入刪除各一次,故總的時間代價即漸進時間複雜度爲 O(kn×logk)。
空間複雜度:這裏用了優先隊列,優先隊列中的元素不超過 kk 個,故漸進空間複雜度爲 O(k)。
方法2:使用分治
//方法2 使用分治
public static ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
if (lists == null || lists.length == 0) return null;
return merge(lists, 0, lists.length - 1);
}
public static ListNode merge(ListNode[] lists, int left, int right) {
if (left == right) return lists[left];
int middle = left + (right - left) / 2;
ListNode l1 = merge(lists, left, middle);
ListNode l2 = merge(lists, middle + 1, right);
return mergeTwoLists(l1, l2);
}
public static ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
if (l1 == null) return l2;
if (l2 == null) return l1;
if (l1.val < l2.val) {
l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);
return l1;
} else {
l2.next = mergeTwoLists(l2.next, l1);
return l2;
}
}