21.merge-two-sorted-lists.md

题目地址(21. 合并两个有序链表)

https://leetcode-cn.com/problems/merge-two-sorted-lists

题目描述

将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。 

示例：

输入：1->2->4, 1->3->4
输出：1->1->2->3->4->4

前置知识

• 递归
• 链表

公司

• 阿里
• 字节
• 腾讯
• amazon
• apple
• linkedin
• microsoft

公司

• 阿里、字节、腾讯

思路

本题可以使用递归来解，将两个链表头部较小的一个与剩下的元素合并，并返回排好序的链表头，当两条链表中的一条为空时终止递归。

关键点

• 掌握链表数据结构
• 考虑边界情况

代码

• 语言支持：CPP, JS, Java, Python

CPP Code:

class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        if (l1 == nullptr) {
            return l2;
        } else if (l2 == nullptr) {
            return l1;
        } else if (l1->val < l2->val) {
            l1->next = mergeTwoLists(l1->next, l2);
            return l1;
        } else {
            l2->next = mergeTwoLists(l1, l2->next);
            return l2;
        }
    }
};

JS Code:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val) {
 *     this.val = val;
 *     this.next = null;
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} l1
 * @param {ListNode} l2
 * @return {ListNode}
 */
const mergeTwoLists = function (l1, 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(l1, l2.next);
    return l2;
  }
};

Java Code:

class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        if (l1 == null) {
            return l2;
        }
        else if (l2 == null) {
            return l1;
        }
        else if (l1.val < l2.val) {
            l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);
            return l1;
        }
        else {
            l2.next = mergeTwoLists(l1, l2.next);
            return l2;
        }

    }
}

Python Code:

class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
        if not l1: return l2  # 终止条件，直到两个链表都空
        if not l2: return l1
        if l1.val <= l2.val:  # 递归调用
            l1.next = self.mergeTwoLists(l1.next,l2)
            return l1
        else:
            l2.next = self.mergeTwoLists(l1,l2.next)
            return l2

复杂度分析

M、N 是两条链表 l1、l2 的长度

• 时间复杂度：$O(M+N)$
• 空间复杂度：$O(M+N)$

扩展

• 你可以使用迭代的方式求解么？

迭代的 CPP 代码如下：

class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* a, ListNode* b) {
        ListNode head, *tail = &head;
        while (a && b) {
            if (a->val <= b->val) {
                tail->next = a;
                a = a->next;
            } else {
                tail->next = b;
                b = b->next;
            }
            tail = tail->next;
        }
        tail->next = a ? a : b;
        return head.next;
    }
};

迭代的 JS 代码如下：

var mergeTwoLists = function (l1, l2) {
  const prehead = new ListNode(-1);

  let prev = prehead;
  while (l1 != null && l2 != null) {
    if (l1.val <= l2.val) {
      prev.next = l1;
      l1 = l1.next;
    } else {
      prev.next = l2;
      l2 = l2.next;
    }
    prev = prev.next;
  }
  prev.next = l1 === null ? l2 : l1;

  return prehead.next;
};

迭代的Java代码如下：

class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode prehead = new ListNode(-1);

        ListNode prev = prehead;
        while (l1 != null && l2 != null) {
            if (l1.val <= l2.val) {
                prev.next = l1;
                l1 = l1.next;
            } else {
                prev.next = l2;
                l2 = l2.next;
            }
            prev = prev.next;
        }

        // 合并后 l1 和 l2 最多只有一个还未被合并完，我们直接将链表末尾指向未合并完的链表即可
        prev.next = l1 == null ? l2 : l1;

        return prehead.next;
    }
}

迭代的Python代码如下：

class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
        prehead = ListNode(-1)

        prev = prehead
        while l1 and l2:
            if l1.val <= l2.val:
                prev.next = l1
                l1 = l1.next
            else:
                prev.next = l2
                l2 = l2.next            
            prev = prev.next

        # 合并后 l1 和 l2 最多只有一个还未被合并完，我们直接将链表末尾指向未合并完的链表即可
        prev.next = l1 if l1 is not None else l2

        return prehead.next

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