(leetcode 23)合并K个排序链表(选值法、两种排序)

原题如下:
在这里插入图片描述

1、选值法

笔者见到这个题第一时间想到的是归并排序,每次挑选出所有链表第一个节点中,全部最小的值(假设有n个),建立新链表。被选中的老链表节点后移一位,新链表生长n位。
例如:
[1->4->5,1->3->4,2->6]
(1)第一次选择后:
老链表:
[4->5,3->4,2->6]
新链表:
[1->1]
(2)第二次选择后:
老链表:
[4->5,3->4,6]
新链表:
[1->1->2]
。。。。。。
遇到空节点就删除,直到所有节点为空。

# 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:
        ret=[]
        head=ListNode(0)
        h=head
        flag=1#用于标记是否有节点,只要存在一个节点,flag就为1
        while flag:
            mn=float("inf")#记录最小值
            flag=0
            index=0
            now=[]#记录所有本次循环找到最小值的节点下标index
            while index<len(lists):
                node=lists[index]
                if node:
                    flag=1
                    #print(mn,node.val)
                    if node.val<mn:
                        now=[index]
                        mn=node.val
                    elif node.val==mn:
                        now.append(index)
                    index+=1
                else:
                    lists.pop(index)
            if flag:
            	for t in now:
	                lists[t]=lists[t].next
	                #print(t.val,t.next.val)
	                temp=ListNode(mn)
	                head.next=temp
	                head=head.next
        return h.next

时间复杂度最坏为O(kn),k表示老链表的数目。
当老链表数目k接近所有节点数时,时间复杂度最坏为O(n2),原题测试样例中给出了最坏情况的样例(如下图),因此这份代码会超时。
在这里插入图片描述
这个神仙样例给了17页这种情形,代码复杂度拉到最大直接超时,笔者原地爆炸。

其实这里是比较好的方法,只是笔者思路偏差,只要做如下优化:
选值时可采用O(k)的空间建立堆,将所有链表第一个节点加入堆。这样时间复杂度为O(nlogk),读者可自行尝试(笔者优化时采用了其他思路,写博客的时候才发现这里直通最优复杂度)。

2、排序

(1)直接排序
针对这种情形,可以考虑讲所有节点记录下来,排序后建立链表。排序的时间复杂度为O(nlogn)。

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None
import heapq
class Solution:
    def mergeKLists(self, lists: List[ListNode]) -> ListNode:
        head=ListNode(0)
        h=head
        sort=[]
        index=0
        while index<len(lists):
            while lists[index]:
                sort.append(lists[index].val)
                lists[index]=lists[index].next
            index+=1
        sort.sort()
        while sort:
            temp=ListNode(sort.pop(0))
            head.next=temp
            head=head.next
        return h.next

这份代码超88%。

(2)堆排序
如果考虑使用堆排序。(这个地方其实没有必要,不如上面快,只是笔者写了,就分享出来)
(1)遍历每个节点,将所有节点加入最小堆,遍历时间复杂度O(n),加入堆O(logn),这一步整体为O(logn)。
(2)全部存完后再从小到大取出建立链表(O(logn))。
整个的时间复杂度仍为O(nlogn)。

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None
import heapq
class Solution:
    def mergeKLists(self, lists: List[ListNode]) -> ListNode:
        head=ListNode(0)
        h=head
        sort=[]
        index=0
        while index<len(lists):
            #print(lists[index].val)
            while lists[index]:
                heapq.heappush(sort,lists[index].val)
                lists[index]=lists[index].next
            index+=1
            #print(sort)
        #print(sort)
        while sort:
            temp=ListNode(heapq.heappop(sort))
            head.next=temp
            head=head.next
        return h.next

这份代码速度超75%。

3、两两合并

时间复杂度O(nlogk),k为老链表数目。
总链表数N->N/2->N/4->N/8…
思路就是归并排序,节省了空间。

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转载自blog.csdn.net/qq_41584385/article/details/106608747