## 題目地址(23. 合并 K 個排序鏈表)
https://leetcode-cn.com/problems/merge-k-sorted-lists/
## 題目描述
> 合并 ?k? 個排序鏈表,返回合并后的排序鏈表。請分析和描述算法的復雜度。
示例:
輸入:
```
[
? 1->4->5,
? 1->3->4,
? 2->6
]
```
輸出: 1->1->2->3->4->4->5->6
## 前置知識
- 鏈表
- 歸并排序
## 公司
- 阿里
- 百度
- 騰訊
- 字節
## 思路
這道題目是合并 k 個已排序的鏈表,號稱 leetcode 目前`最難`的鏈表題。 和之前我們解決的[88.merge-sorted-array](./88.merge-sorted-array.md)很像。
他們有兩點區別:
1. 這道題的數據結構是鏈表,那道是數組。這個其實不復雜,畢竟都是線性的數據結構。
2. 這道題需要合并 k 個元素,那道則只需要合并兩個。這個是兩題的關鍵差別,也是這道題難度為`hard`的原因。
因此我們可以看出,這道題目是`88.merge-sorted-array`的進階版本。其實思路也有點像,我們來具體分析下第二條。
如果你熟悉合并排序的話,你會發現它就是`合并排序的一部分`。
具體我們可以來看一個動畫

(動畫來自 https://zhuanlan.zhihu.com/p/61796021 )
## 關鍵點解析
- 分治
- 歸并排序(merge sort)
## 代碼
代碼支持 JavaScript, Python3
JavaScript Code:
```js
/*
* @lc app=leetcode id=23 lang=javascript
*
* [23] Merge k Sorted Lists
*
* https://leetcode.com/problems/merge-k-sorted-lists/description/
*
*/
function mergeTwoLists(l1, l2) {
const dummyHead = {};
let current = dummyHead;
// l1: 1 -> 3 -> 5
// l2: 2 -> 4 -> 6
while (l1 !== null && l2 !== null) {
if (l1.val < l2.val) {
current.next = l1; // 把小的添加到結果鏈表
current = current.next; // 移動結果鏈表的指針
l1 = l1.next; // 移動小的那個鏈表的指針
} else {
current.next = l2;
current = current.next;
l2 = l2.next;
}
}
if (l1 === null) {
current.next = l2;
} else {
current.next = l1;
}
return dummyHead.next;
}
/**
* Definition for singly-linked list.
* function ListNode(val) {
* this.val = val;
* this.next = null;
* }
*/
/**
* @param {ListNode[]} lists
* @return {ListNode}
*/
var mergeKLists = function (lists) {
// 圖參考: https://zhuanlan.zhihu.com/p/61796021
if (lists.length === 0) return null;
if (lists.length === 1) return lists[0];
if (lists.length === 2) {
return mergeTwoLists(lists[0], lists[1]);
}
const mid = lists.length >> 1;
const l1 = [];
for (let i = 0; i < mid; i++) {
l1[i] = lists[i];
}
const l2 = [];
for (let i = mid, j = 0; i < lists.length; i++, j++) {
l2[j] = lists[i];
}
return mergeTwoLists(mergeKLists(l1), mergeKLists(l2));
};
```
Python3 Code:
```python
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
# def __init__(self, x):
# self.val = x
# self.next = None
class Solution:
def mergeKLists(self, lists: List[ListNode]) -> ListNode:
n = len(lists)
# basic cases
if lenth == 0: return None
if lenth == 1: return lists[0]
if lenth == 2: return self.mergeTwoLists(lists[0], lists[1])
# divide and conqure if not basic cases
mid = n // 2
return self.mergeTwoLists(self.mergeKLists(lists[:mid]), self.mergeKLists(lists[mid:n]))
def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
res = ListNode(0)
c1, c2, c3 = l1, l2, res
while c1 or c2:
if c1 and c2:
if c1.val < c2.val:
c3.next = ListNode(c1.val)
c1 = c1.next
else:
c3.next = ListNode(c2.val)
c2 = c2.next
c3 = c3.next
elif c1:
c3.next = c1
break
else:
c3.next = c2
break
return res.next
```
**復雜度分析**
- 時間復雜度:$O(kn*logk)$
- 空間復雜度:$O(logk)$
## 相關題目
- [88.merge-sorted-array](./88.merge-sorted-array.md)
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- 前言
- 第一章 - 算法專題
- 數據結構
- 二叉樹的遍歷
- 動態規劃
- 哈夫曼編碼和游程編碼
- 布隆過濾器
- 字符串問題
- 前綴樹專題
- 《貪婪策略》專題
- 《深度優先遍歷》專題
- 滑動窗口(思路 + 模板)
- 位運算
- 設計題
- 小島問題
- 最大公約數
- 并查集
- 平衡二叉樹專題
- 第二章 - 91 天學算法
- 第一期講義-二分法
- 第一期講義-雙指針
- 第二期
- 第三章 - 精選題解
- 《日程安排》專題
- 《構造二叉樹》專題
- 字典序列刪除
- 百度的算法面試題 * 祖瑪游戲
- 西法的刷題秘籍】一次搞定前綴和
- 字節跳動的算法面試題是什么難度?
- 字節跳動的算法面試題是什么難度?(第二彈)
- 《我是你的媽媽呀》 * 第一期
- 一文帶你看懂二叉樹的序列化
- 穿上衣服我就不認識你了?來聊聊最長上升子序列
- 你的衣服我扒了 * 《最長公共子序列》
- 一文看懂《最大子序列和問題》
- 第四章 - 高頻考題(簡單)
- 面試題 17.12. BiNode
- 0001. 兩數之和
- 0020. 有效的括號
- 0021. 合并兩個有序鏈表
- 0026. 刪除排序數組中的重復項
- 0053. 最大子序和
- 0088. 合并兩個有序數組
- 0101. 對稱二叉樹
- 0104. 二叉樹的最大深度
- 0108. 將有序數組轉換為二叉搜索樹
- 0121. 買賣股票的最佳時機
- 0122. 買賣股票的最佳時機 II
- 0125. 驗證回文串
- 0136. 只出現一次的數字
- 0155. 最小棧
- 0167. 兩數之和 II 輸入有序數組
- 0169. 多數元素
- 0172. 階乘后的零
- 0190. 顛倒二進制位
- 0191. 位1的個數
- 0198. 打家劫舍
- 0203. 移除鏈表元素
- 0206. 反轉鏈表
- 0219. 存在重復元素 II
- 0226. 翻轉二叉樹
- 0232. 用棧實現隊列
- 0263. 丑數
- 0283. 移動零
- 0342. 4的冪
- 0349. 兩個數組的交集
- 0371. 兩整數之和
- 0437. 路徑總和 III
- 0455. 分發餅干
- 0575. 分糖果
- 0874. 模擬行走機器人
- 1260. 二維網格遷移
- 1332. 刪除回文子序列
- 第五章 - 高頻考題(中等)
- 0002. 兩數相加
- 0003. 無重復字符的最長子串
- 0005. 最長回文子串
- 0011. 盛最多水的容器
- 0015. 三數之和
- 0017. 電話號碼的字母組合
- 0019. 刪除鏈表的倒數第N個節點
- 0022. 括號生成
- 0024. 兩兩交換鏈表中的節點
- 0029. 兩數相除
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- 0033. 搜索旋轉排序數組
- 0039. 組合總和
- 0040. 組合總和 II
- 0046. 全排列
- 0047. 全排列 II
- 0048. 旋轉圖像
- 0049. 字母異位詞分組
- 0050. Pow(x, n)
- 0055. 跳躍游戲
- 0056. 合并區間
- 0060. 第k個排列
- 0062. 不同路徑
- 0073. 矩陣置零
- 0075. 顏色分類
- 0078. 子集
- 0079. 單詞搜索
- 0080. 刪除排序數組中的重復項 II
- 0086. 分隔鏈表
- 0090. 子集 II
- 0091. 解碼方法
- 0092. 反轉鏈表 II
- 0094. 二叉樹的中序遍歷
- 0095. 不同的二叉搜索樹 II
- 0096. 不同的二叉搜索樹
- 0098. 驗證二叉搜索樹
- 0102. 二叉樹的層序遍歷
- 0103. 二叉樹的鋸齒形層次遍歷
- 0113. 路徑總和 II
- 0129. 求根到葉子節點數字之和
- 0130. 被圍繞的區域
- 0131. 分割回文串
- 0139. 單詞拆分
- 0144. 二叉樹的前序遍歷
- 0150. 逆波蘭表達式求值
- 0152. 乘積最大子數組
- 0199. 二叉樹的右視圖
- 0200. 島嶼數量
- 0201. 數字范圍按位與
- 0208. 實現 Trie (前綴樹)
- 0209. 長度最小的子數組
- 0211. 添加與搜索單詞 * 數據結構設計
- 0215. 數組中的第K個最大元素
- 0221. 最大正方形
- 0229. 求眾數 II
- 0230. 二叉搜索樹中第K小的元素
- 0236. 二叉樹的最近公共祖先
- 0238. 除自身以外數組的乘積
- 0240. 搜索二維矩陣 II
- 0279. 完全平方數
- 0309. 最佳買賣股票時機含冷凍期
- 0322. 零錢兌換
- 0328. 奇偶鏈表
- 0334. 遞增的三元子序列
- 0337. 打家劫舍 III
- 0343. 整數拆分
- 0365. 水壺問題
- 0378. 有序矩陣中第K小的元素
- 0380. 常數時間插入、刪除和獲取隨機元素
- 0416. 分割等和子集
- 0445. 兩數相加 II
- 0454. 四數相加 II
- 0494. 目標和
- 0516. 最長回文子序列
- 0518. 零錢兌換 II
- 0547. 朋友圈
- 0560. 和為K的子數組
- 0609. 在系統中查找重復文件
- 0611. 有效三角形的個數
- 0718. 最長重復子數組
- 0754. 到達終點數字
- 0785. 判斷二分圖
- 0820. 單詞的壓縮編碼
- 0875. 愛吃香蕉的珂珂
- 0877. 石子游戲
- 0886. 可能的二分法
- 0900. RLE 迭代器
- 0912. 排序數組
- 0935. 騎士撥號器
- 1011. 在 D 天內送達包裹的能力
- 1014. 最佳觀光組合
- 1015. 可被 K 整除的最小整數
- 1019. 鏈表中的下一個更大節點
- 1020. 飛地的數量
- 1023. 駝峰式匹配
- 1031. 兩個非重疊子數組的最大和
- 1104. 二叉樹尋路
- 1131.絕對值表達式的最大值
- 1186. 刪除一次得到子數組最大和
- 1218. 最長定差子序列
- 1227. 飛機座位分配概率
- 1261. 在受污染的二叉樹中查找元素
- 1262. 可被三整除的最大和
- 1297. 子串的最大出現次數
- 1310. 子數組異或查詢
- 1334. 閾值距離內鄰居最少的城市
- 1371.每個元音包含偶數次的最長子字符串
- 第六章 - 高頻考題(困難)
- 0004. 尋找兩個正序數組的中位數
- 0023. 合并K個升序鏈表
- 0025. K 個一組翻轉鏈表
- 0030. 串聯所有單詞的子串
- 0032. 最長有效括號
- 0042. 接雨水
- 0052. N皇后 II
- 0084. 柱狀圖中最大的矩形
- 0085. 最大矩形
- 0124. 二叉樹中的最大路徑和
- 0128. 最長連續序列
- 0145. 二叉樹的后序遍歷
- 0212. 單詞搜索 II
- 0239. 滑動窗口最大值
- 0295. 數據流的中位數
- 0301. 刪除無效的括號
- 0312. 戳氣球
- 0335. 路徑交叉
- 0460. LFU緩存
- 0472. 連接詞
- 0488. 祖瑪游戲
- 0493. 翻轉對
- 0887. 雞蛋掉落
- 0895. 最大頻率棧
- 1032. 字符流
- 1168. 水資源分配優化
- 1449. 數位成本和為目標值的最大數字
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