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Java如何实现合并多个升序链表

时间:2024-6-16 06:33     作者:韩俊     分类: Java


本篇内容介绍了“Java如何实现合并多个升序链表”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

需求描述

给出K个升序链接,要求把这K个升序链表合并成一个,并且这个链表也是升序的。

例如:

A = [1,5,6]
B = [2,3,8]
,
C = [4,4,9]
将这3个链表合并成一个链表
D
,合并后
D = [1,2,3,4,4,5,6,8,9]
,并且将
D
的第一个节点返回。

思路解析

我们可以采用优先级队列来实现,先把每个链表的头结点放到一个优先级队列里,优先级队列也叫小根堆。

在放小根堆的时候,谁小就把谁放在最上面。需要注意的是,我们放入的时候,放入的是节点,所以通过这个节点是可以访问整个链表的。

我们看下处理过程:

    首先把每个链接的头结点放入小根堆中:

    1,2,4

    首先弹出最小的值:

    1

    1
    节点的下一个节点
    5
    放入小根堆中,此时小根堆会自动调整顺序,此时为:
    2, 4, 5

    2
    节点弹出,让
    1
    节点的
    next
    指针指向
    2
    节点,并且将
    2
    节点的下一个节点
    6
    放入小根堆,此时已弹出的节点为
    1,2
    ,而小根堆为
    4, 5, 6

    4
    节点弹出,让
    2
    节点的
    next
    指针指向
    4
    节点,并且将
    4
    节点的下一个节点
    4
    放入小根堆中,此时已弹出的节点为
    1,2,4
    ,而小根堆为
    4, 5, 6

    依此类推,每弹出一个节点,拼接在已弹出节点的后面,并将弹出节点的下一个节点放入小根堆中,直到小根堆中所有的元素全部弹出。

好了,现在整体思路有了,但是现在是不是有个疑问?我们在做算法时,使用到了优先队列,那么我们可以使用系统自带的优先队列吗?

个人感觉,如果是面试时,这个系统自带的类只是题目中很小的一部分,比如上面的题目,主要考察的是如何实现这个过程,而不是考察如何实现优先队列的,如果没有特殊要求不让使用的话,是可以使用的。当然,如果考察是要实现一个优先队列,我要是直接

new
一个
PriorityQueue
,我估计面试官会一巴掌把我拍出来。

代码实现

链表节点定义如下:

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

因为是小根堆,需要一个排序算法,所以定义一个比较器如下:

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

合并链接:

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;
}

这个方法参数

lists
代表要传进来多少个链表,方法合并多个链表后,返回链表的第一个节点。

时间复杂度

假设有

M
个链表,
M
个链表的总节点个数为
N
。此时,对于小根堆来说,他的规模大小为
M
,则对于小根堆来说他的操作时间复杂度为
O(logM)
,一共有
N
个节点,所以时间复杂度为
O(N*logM)

标签: java

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