21_合并两个有序链表

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21_合并两个有序链表描述解法一：迭代思路Java 实现Python 实现 解法二：递归思路Java 实现Python 实现

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。