Java如何實現合并多個升序鏈表

本篇內容介紹了“Java如何實現合并多個升序鏈表”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

需求描述

給出K個升序鏈接，要求把這K個升序鏈表合并成一個，并且這個鏈表也是升序的。

例如：A = [1,5,6]， B = [2,3,8], C = [4,4,9] 將這3個鏈表合并成一個鏈表D，合并后D = [1,2,3,4,4,5,6,8,9]，并且將D的第一個節點返回。

思路解析

我們可以采用優先級隊列來實現，先把每個鏈表的頭結點放到一個優先級隊列里，優先級隊列也叫小根堆。

在放小根堆的時候，誰小就把誰放在最上面。需要注意的是，我們放入的時候，放入的是節點，所以通過這個節點是可以訪問整個鏈表的。

我們看下處理過程：

• 首先把每個鏈接的頭結點放入小根堆中：1，2，4。

• 首先彈出最小的值：1。

• 把1節點的下一個節點5放入小根堆中，此時小根堆會自動調整順序，此時為：2, 4, 5。

• 將2節點彈出，讓1節點的next指針指向2節點，并且將2節點的下一個節點6放入小根堆，此時已彈出的節點為 1,2，而小根堆為4, 5, 6。

• 將4節點彈出，讓2節點的next指針指向4節點，并且將4節點的下一個節點4放入小根堆中，此時已彈出的節點為1,2,4，而小根堆為4, 5, 6。

• 依此類推，每彈出一個節點，拼接在已彈出節點的后面，并將彈出節點的下一個節點放入小根堆中，直到小根堆中所有的元素全部彈出。

好了，現在整體思路有了，但是現在是不是有個疑問？我們在做算法時，使用到了優先隊列，那么我們可以使用系統自帶的優先隊列嗎？

個人感覺，如果是面試時，這個系統自帶的類只是題目中很小的一部分，比如上面的題目，主要考察的是如何實現這個過程，而不是考察如何實現優先隊列的，如果沒有特殊要求不讓使用的話，是可以使用的。當然，如果考察是要實現一個優先隊列，我要是直接new一個PriorityQueue，我估計面試官會一巴掌把我拍出來。

代碼實現

鏈表節點定義如下：

public class ListNode {
   public int val;
   public ListNode next;
}

因為是小根堆，需要一個排序算法，所以定義一個比較器如下：

public class ListNodeComparator implements Comparator<ListNode> {
   @Override
   public int compare(ListNode o1, ListNode o2) {
      return o1.val - o2.val; 
   }
}

合并鏈接：

public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
   if (lists == null) {
      return null;
   }
   PriorityQueue<ListNode> heap = new PriorityQueue<>(new ListNodeComparator());
   for (int i = 0; i < lists.length; i++) {
      if (lists[i] != null) {
         heap.add(lists[i]);
      }
   }
   if (heap.isEmpty()) {
      return null;
   }
   ListNode head = heap.poll();
   ListNode pre = head;
   if (pre.next != null) {
      heap.add(pre.next);
   }
   while (!heap.isEmpty()) {
      ListNode cur = heap.poll();
      pre.next = cur;
      pre = cur;
      if (cur.next != null) {
         heap.add(cur.next);
      }
   }
   return head;
}

這個方法參數lists代表要傳進來多少個鏈表，方法合并多個鏈表后，返回鏈表的第一個節點。

時間復雜度

假設有M個鏈表，M個鏈表的總節點個數為N。此時，對于小根堆來說，他的規模大小為M，則對于小根堆來說他的操作時間復雜度為O(logM)，一共有N個節點，所以時間復雜度為O(N*logM)。

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