【LeetCode题解】21_合并两个有序链表 21_合并两个有序链表

描述

将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。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

解法一：迭代

思路

因为两个链表都是有序链表（递增），因此可以很容易地找出两个链表中的最小元素，即比较两个链表表头的元素，时间复杂度是 (O(1)) 的。我们可以利用两个指针——指向两个链表的最小节点，每次比较两个指针所指向节点的值，将值比较小的节点加到新的链表中，然后更新指针，如此循环往复直到到达一个链表的尾部。最后，还需要将另一个链表的剩余部分（如果存在的话）添加到新的链表的尾部。

Java 实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode lastNode = dummyHead;
        while (l1 != null && l2 != null) {
            if (l1.val < l2.val) {
                lastNode.next = l1;
                l1 = l1.next;
            } else {
                lastNode.next = l2;
                l2 = l2.next;
            }
            
            lastNode = lastNode.next;
        }
        lastNode.next = l1 != null ? l1 : l2;
        return dummyHead.next;
    }
}
// Runtime: 9 ms
// Your runtime beats 86.44 % of java submissions.

复杂度分析：

• 时间复杂度：(O(m+n))，其中，(m) 为链表 1 的节点数，(n) 为链表 2 的节点数，算法需要遍历两个链表的所有元素
• 空间复杂度：(O(1))，只需要保存两个引用

Python 实现

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1, l2):
        """
        :type l1: ListNode
        :type l2: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        dummy_head = last_node = ListNode(0)
        while l1 and l2:
            if l1.val < l2.val:
                last_node.next = l1
                l1 = l1.next
            else:
                last_node.next = l2
                l2 = l2.next
            
            last_node = last_node.next
        last_node.next = l1 or l2
        return dummy_head.next
# Runtime: 44 ms
# Your runtime beats 99.24 % of python3 submissions.

复杂度分析同上。

解法二：递归

思路

递归的思路和迭代的思路是相同的，都是每次比较两个链表的最小节点，然后对值更小的节点进行操作。不同的是，迭代是从值比较小的节点开始组建新的链表，而递归则是从值比较大的节点开始组建新的链表——递归到其中一个链表的尾部才开始组建新的链表。

Java 实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        if (l1 == null || l2 == null) {
            return l1 != null ? l1 : l2;
        }
        
        if (l1.val < l2.val) {
            l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);
            return l1;
        } else {
            l2.next = mergeTwoLists(l1, l2.next);
            return l2;
        }
    }
}
// Runtime: 8 ms
// Your runtime beats 99.96 % of java submissions.

复杂度分析：

• 时间复杂度：(O(m+n))，其中，(m) 为链表 1 的节点数，(n) 为链表 2 的节点数，算法需要遍历两个链表的所有元素
• 空间复杂度：(O(m+n))，额外的空间是由于递归调用占用系统栈的空间，递归的深度最多为 (m+n) 层

Python 实现

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1, l2):
        """
        :type l1: ListNode
        :type l2: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        if not l1 or not l2:
            return l1 or l2
        
        if l1.val < l2.val:
            l1.next = self.mergeTwoLists(l1.next, l2)
            return l1
        else:
            l2.next = self.mergeTwoLists(l1, l2.next)
            return l2

复杂度分析同上。