作者介绍:10年大厂数据\经营分析经验,现任大厂数据部门负责人。
会一些的技术:数据分析、算法、SQL、大数据相关、python欢迎加入社区:码上找工作http://t.csdnimg.cn/Q59WX作者专栏每日更新:
LeetCode解锁1000题: 打怪升级之旅LeetCode解锁1000题: 打怪升级之旅https://blog.csdn.net/cciehl/category_12625714.html
python数据分析可视化:企业实战案例https://blog.csdn.net/cciehl/category_12615648.html
备注说明:方便大家阅读,统一使用python,带必要注释,公众号 数据分析螺丝钉 一起打怪升级
引言
在算法面试中,链表问题是非常常见且基础的题型之一。题目“合并两个有序链表”要求将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。这个问题考察了对链表数据结构的理解和操作能力,同时也是动态规划、递归思想的应用实例。
题目描述
给你两个升序排列的整数链表list1和list2,请你将两个链表合并,返回一个新的升序链表。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
输入:list1 = [1,2,4], list2 = [1,3,4]
输出:[1,1,2,3,4,4]
说明:
-
两个链表的节点数目范围是 [0, 50]。
-
-100 <= Node.val <= 100
-
list1 和 list2 均按 非递减顺序 排列
解题思路
方法一:迭代
迭代方法通过直观地比较两个链表的头节点,每次选取较小的节点添加到新链表的末尾,并移动指针,直至其中一个链表为空,最后将非空链表直接连接到新链表末尾。
代码示例
class ListNode:def __init__(self, val=0, next=None):self.val = valself.next = nextdef mergeTwoLists(list1: ListNode, list2: ListNode) -> ListNode:dummy = ListNode(-1)prev = dummywhile list1 and list2:if list1.val <= list2.val:prev.next = list1list1 = list1.nextelse:prev.next = list2list2 = list2.nextprev = prev.nextprev.next = list1 if list1 else list2return dummy.next
迭代法图解
使用指针prev遍历两个链表,每次选择较小的节点连接到prev,并移动指针,直至其中一个链表为空,然后将非空链表的剩余部分连接到合并链表的末尾。
初始化
-
dummy = Node(-1)作为新链表的哑节点。
-
prev = dummy作为当前节点的前一个节点。
迭代过程
-
比较list1和list2的头节点[1]和[2],将1连接到prev,移动list1。
-
比较[3]和[2],将2连接到prev,移动list2。
-
比较[3]和[4],将3连接到prev,移动list1。
-
比较[5]和[4],将4连接到prev,移动list2。
-
比较[5]和[6],将5连接到prev,移动list1。
-
list1为空,将list2的剩余部分[6]连接到prev。
结果
通过迭代,最终得到的合并后的链表为[1, 2, 3, 4, 5, 6]。
方法二:递归
递归方法利用递归函数将问题分解为更小的子问题。如果list1的首元素小,那么它就应该是合并链表的首元素,其余元素由list1.next和list2合并得到;反之亦然。
代码示例
def mergeTwoLists(list1: ListNode, list2: ListNode) -> ListNode:if not list1:return list2elif not list2:return list1elif list1.val < list2.val:list1.next = mergeTwoLists(list1.next, list2)return list1else:list2.next = mergeTwoLists(list1, list2.next)return list2
递归算法图解
初始状态
-
list1 = [1, 3, 5]
-
list2 = [2, 4, 6]
我们要合并这两个列表。
递归过程
递归地比较list1和list2的头节点,选择较小的一个作为新链表的头节点,并对剩余的节点进行递归合并。
-
比较1和2,选择1,递归合并[3, 5]和[2, 4, 6]。
-
比较3和2,选择2,递归合并[3, 5]和[4, 6]。
-
比较3和4,选择3,递归合并[5]和[4, 6]。
-
比较5和4,选择4,递归合并[5]和[6]。
-
比较5和6,选择5,递归合并[]和[6]。
-
list1为空,直接添加剩余的list2。
结果
合并后的链表为[1, 2, 3, 4, 5, 6]。
算法分析
时间复杂度:
-
迭代法:O(n + m),其中n和m分别是两个链表的长度。
-
递归法:O(n + m),递归的深度等于新链表的长度。
空间复杂度:
-
迭代法:O(1),只使用了常数级别的额外空间。
-
递归法:O(n + m),递归调用栈的空间。
结论
合并两个有序链表是一个基础且实用的算法问题,既可以用迭代法解决,也可以用递归法解决。这两种方法各有优缺点,迭代法更节省空间,而递归法代码更简洁。掌握这两种方法对于理解链表操作和递归思想非常有帮助。