leetcode21—合并两个有序链表

关键词：链表

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 1：

输入：l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4] 输出：[1,1,2,3,4,4]

示例 2：

输入：l1 = [], l2 = [] 输出：[]

示例 3：

输入：l1 = [], l2 = [0] 输出：[0]

提示：

两个链表的节点数目范围是 [0, 50]
-100 <= Node.val <= 100
l1 和 l2 均按 非递减顺序 排列

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/merge-two-sorted-lists

1.迭代

遍历两个链表，依次比较结点值，将较小的结点加入链表。

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
        root = ListNode(None)
        node1 = root
        # while l1 is not None and l2 is not None:
        
        # 两链表进行比较的部分，直到一方为空
        while l1 and l2:
            if l1.val < l2.val:
                node1.next = l1
                node1 = node1.next
                l1 = l1.next
            else:
                node1.next = l2
                node1 = node1.next
                l2 = l2.next
		# 将剩余非空的一方直接相连
        node1.next = l1 if l1 is not None else l2
        # while l1 is not None:
        #     node1.next = l1
        #     l1 = l1.next
        #     node1 = node1.next
        # while l2 is not None:
        #     node1.next = l2
        #     node1 = node1.next
        #     l2 = l2.next
        return root.next

两链表依次取结点进行比较，直到一方为空，跳出循环，将剩余的非空的一方直接与新链表进行相连。

不需要再一个一个连接。

复杂度分析：

• 时间复杂度: $O(m+n)$
• 空间复杂度: $O(1)$

2.递归

如果 l1 或者 l2 一开始就是空链表 ，那么没有任何操作需要合并，所以我们只需要返回非空链表。否则，我们要判断 l1 和 l2 哪一个链表的头节点的值更小，然后递归地决定下一个添加到结果里的节点。如果两个链表有一个为空，递归结束。

# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
        if l1 is None:
            return l2
        elif l2 is None:
            return l1
        elif l1.val < l2.val:
            l1.next = self.mergeTwoLists(l1.next, l2)
            return l1
        else:
            l2.next = self.mergeTwoLists(l1, l2.next)
            return l2

算法：

先有核心的递归处理部分：

		if l1.val < l2.val:
            l1.next = self.mergeTwoLists(l1.next, l2)
            return l1
        else:
            l2.next = self.mergeTwoLists(l1, l2.next)
            return l2

每次选择较小的值x1并返回x1，将剩余列表中较小的下一个值x2与x1相连。
这里返回的值就表示加入新链表的值。

然后处理当一方为空的情况：

 		if l1 is None:
            return l2
        elif l2 is None:
            return l1

就将另一方链表剩余的第一个结点返回， 连接到新链表中，因为另一方已经处于有序连接状态，所以不需要再进行额外操作。

从整体看，这种返回值的结构在第一次就返回了较小的一个结点，即新链表的头结点。不需要额外处理。

复杂度分析：

• 时间复杂度: $O(m+n)$
• 空间复杂度: $O(m+n)$

总结

递归方法很巧妙，使用起来还是很复杂的。
处理时要注意一方为空时，直接连接另一方一次即可，不用对另一方的剩余结点一个一个连接(本就处于有序连接状态)。