合并 k 个排序链表,返回合并后的排序链表。请分析和描述算法的复杂度。
示例:
输入:
[
1->4->5,
1->3->4,
2->6
]
输出: 1->1->2->3->4->4->5->6
方法1:使用优先队列合并
我们需要维护当前每个链表没有被合并的元素的最前面一个,k个链表就最多有 k个满足这样条件的元素,每次在这些元素里面选取 val 属性最小的元素合并到答案中。在选取最小元素的时候,我们可以用优先队列来优化这个过程。
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;
}
}
复杂度
时间复杂度:考虑优先队列中的元素不超过 k个,那么插入和删除的时间代价为 O(logk),这里最多有 kn个点,对于每个点都被插入删除各一次,故总的时间代价即渐进时间复杂度为 O(kn×logk)。
空间复杂度:这里用了优先队列,优先队列中的元素不超过 kk 个,故渐进空间复杂度为 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;
}
}