23. 合并K个排序链表

合并 k 个排序链表，返回合并后的排序链表。请分析和描述算法的复杂度。

示例:

 

输入:

[

  1->4->5,

  1->3->4,

  2->6

]

输出: 1->1->2->3->4->4->5->6

 

来源：力扣（LeetCode）

链接：https://leetcode-cn.com/problems/merge-k-sorted-lists

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思路 1

将所有节点放到 vector 中，再排序vector，将节点相连

bool cmp(const ListNode *a, const ListNode *b) {
    return a->val < b->val;
}

class Solution {
public:
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {
        vector<ListNode *> node_vec;
        for (int i = 0; i < lists.size(); ++i) {
            ListNode *head = lists[i];
            while (head) {
                node_vec.push_back(head);//全部节点都放到 vector
                head = head->next;
            }
        }
        if (node_vec.size() == 0) {
            return NULL;
        }
        sort(node_vec.begin(), node_vec.end(), cmp);//根据数据域排序
        for (int i = 1; i < node_vec.size(); ++i) {
            node_vec[i-1]->next = node_vec[i];//连接链表
        }
        node_vec.back()->next = NULL;
        return node_vec[0];
    }
};

思路 2

对 k 个链表进行分治，两个链表就合并

class Solution {
private:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode *head1, ListNode *head2) {
        ListNode temp_head(0);
        ListNode *ptr = &temp_head;
        
        while (head1 && head2) {
            if (head1->val < head2->val) {
                ptr->next = head1;
                head1 = head1->next;
            } else {
                ptr->next = head2;
                head2 = head2->next;
            }
            ptr = ptr->next;
        }
        if (head1) {
            ptr->next = head1;
        }
        if (head2) {
            ptr->next = head2;
        }
        return temp_head.next;
    }
public:
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {
        if (lists.empty()) return NULL;
        if (lists.size() == 1) return lists.front();
        if (lists.size() == 2) return mergeTwoLists(lists.front(), lists.back());//两个链表就合并
        
        int mid = lists.size()/2;
        vector<ListNode *> sub1_list;//将链表分为两部分
        vector<ListNode *> sub2_list;
        for (int i = 0; i < mid; ++i) {
            sub1_list.push_back(lists[i]);
        }
        for (int i = mid; i < lists.size(); ++i) {
            sub2_list.push_back(lists[i]);
        }
        ListNode *l1 = mergeKLists(sub1_list);//接着分，直到两部分链表所有节点都排好序
        ListNode *l2 = mergeKLists(sub2_list);
        
        return mergeTwoLists(l1, l2);
    }
};