【堆 优先队列】23. 合并 K 个升序链表

本文涉及知识点

堆 优先队列

LeetCode23. 合并 K 个升序链表

给你一个链表数组，每个链表都已经按升序排列。
请你将所有链表合并到一个升序链表中，返回合并后的链表。
示例 1：
输入：lists = [[1,4,5],[1,3,4],[2,6]]
输出：[1,1,2,3,4,4,5,6]
解释：链表数组如下：
[
1->4->5,
1->3->4,
2->6
]
将它们合并到一个有序链表中得到。
1->1->2->3->4->4->5->6
示例 2：
输入：lists = []
输出：[]
示例 3：
输入：lists = [[]]
输出：[]

提示：
k == lists.length
0 <= k <= 10⁴
0 <= lists[i].length <= 500
-10⁴ <= lists[i][j] <= 10⁴
lists[i] 按 升序 排列
lists[i].length 的总和不超过 10⁴

堆（优先队列）

n = $\sum lists[i].length$
暴力做法：将数据全部放到大根堆，从链表尾部开始拼接。时间复杂度： O(nlogn)
进阶的做法：
由于链表是有序的，那新链表的新元素一定是旧链表没有处理的首元素。
用 小根堆，存储 lists首元素的值，和指针。
出栈：
栈顶元素，并加到新栈尾部。
如果栈顶元素的next非空，则将next加到堆中。
时间复杂度：O(nlogk)

代码

class Solution {
public:ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {priority_queue<pair<int,ListNode*>, vector<pair<int, ListNode*>>, std::greater<>> heap;for (auto& p : lists) {if( nullptr == p){continue;}heap.emplace(make_pair(p->val, p));}ListNode* head = nullptr, *tail = nullptr;while (heap.size()) {auto [val, p] = heap.top();heap.pop();if (nullptr == head) {head = tail = new ListNode(val);}else {tail->next = new ListNode(val);tail = tail->next;}if (nullptr != p->next ) {p = p->next;heap.emplace(make_pair(p->val, p));}}return head;}
};

扩展阅读

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测试环境

操作系统：win7 开发环境： VS2019 C++17
或者 操作系统：win10 开发环境： VS2022 C++17
如无特殊说明，本算法用**C++**实现。