合并 K 个升序链表
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题目描述
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.length0 <= k <= 10^40 <= lists[i].length <= 500-10^4 <= lists[i][j] <= 10^4lists[i]按 升序 排列lists[i].length的总和不超过10^4
代码结果
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// Java Stream solution to merge k sorted linked lists
// The idea is to convert the linked lists into streams, merge them, sort the combined stream, and then convert it back into a linked list
import java.util.*;
import java.util.stream.*;
class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) { val = x; }
}
class Solution {
public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
return Arrays.stream(lists)
.filter(Objects::nonNull)
.flatMap(this::toStream)
.sorted()
.map(ListNode::new)
.reduce((a, b) -> { a.next = b; return b; })
.orElse(null);
}
// Helper method to convert a linked list to a stream of integers
private Stream<Integer> toStream(ListNode node) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
while (node != null) {
result.add(node.val);
node = node.next;
}
return result.stream();
}
}
解释
方法:
这个题解使用了优先队列（最小堆）来合并 K 个有序链表。首先，我们创建一个虚拟头节点 dummy，并将指针 p 指向 dummy。然后，我们遍历所有的链表头节点，将非空的头节点的值、链表编号和节点本身作为一个三元组放入最小堆中。接下来，我们不断从最小堆中取出最小值节点，将其添加到合并后的链表中，并将指针 p 向后移动。如果取出的节点还有下一个节点，我们将下一个节点的信息放入最小堆中。重复这个过程，直到最小堆为空。最后，我们返回 dummy.next，即合并后的链表的真正头节点。
时间复杂度:
O((n + k) * log(k))
空间复杂度:
O(k)
代码细节讲解
🦆
在这个解法中，你是如何确保在最小堆中各节点始终保持正确的排序顺序？
▷🦆
为什么选择使用优先队列（最小堆）而不是直接遍历所有链表进行比较合并？
▷🦆
你提到使用了虚拟头节点，这样做的主要目的是什么？
▷🦆
在取出最小堆中的节点时，你提到了'取出节点的下一个节点'，请问这个步骤如何确保不会引入已排序部分的破坏？
▷🦆
整个合并过程中，对于链表头节点为空的情况，你是如何处理的？
▷🦆
题解中提到了时间复杂度和空间复杂度，请问这种算法在最坏情况下的表现如何？
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