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23. 合并K个升序链表：

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。

样例 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

样例 2：

输入：
	lists = []
	
输出：
	[]

样例 3：

输入：
	lists = [[]]
	
输出：
	[]

提示：

k == lists.length
0 <= k <= 10⁴
0 <= lists[i].length <= 500
-10⁴ <= lists[i][j] <= 10⁴
lists[i] 按升序排列
lists[i].length 的总和不超过 10⁴

分析：

面对这道算法题目，二当家的陷入了沉思。
合并有序链表或者合并有序数组非常像归并排序的合并部分。
递归和迭代都可以，通常递归更加简单直观，迭代更加高效。
可以按顺序合并，但是这样每次只能合并掉一个链表，而用类似归并排序的分治方式则可以每次减少一半数量的链表。

题解：

rust

// Definition for singly-linked list.
// #[derive(PartialEq, Eq, Clone, Debug)]
// pub struct ListNode {
//   pub val: i32,
//   pub next: Option<Box<ListNode>>
// }
//
// impl ListNode {
//   #[inline]
//   fn new(val: i32) -> Self {
//     ListNode {
//       next: None,
//       val
//     }
//   }
// }
impl Solution {
    pub fn merge_k_lists(mut lists: Vec<Option<Box<ListNode>>>) -> Option<Box<ListNode>> {
        fn merge(lists: &mut Vec<Option<Box<ListNode>>>, l: usize, r: usize) -> Option<Box<ListNode>> {
            fn merge_two_lists(list1: Option<Box<ListNode>>, list2: Option<Box<ListNode>>) -> Option<Box<ListNode>> {
                match (list1, list2) {
                    (None, None) => None,
                    (None, r) => r,
                    (l, None) => l,
                    (Some(mut l), Some(mut r)) => {
                        if l.val <= r.val {
                            l.next = merge_two_lists(l.next, Some(r));
                            Some(l)
                        } else {
                            r.next = merge_two_lists(Some(l), r.next);
                            Some(r)
                        }
                    }
                }
            }

            if l == r {
                return lists[l].take();
            }
            if l > r {
                return None;
            }
            let mid = (l + r) >> 1;
            return merge_two_lists(merge(lists, l, mid), merge(lists, mid + 1, r));
        }

        let l = lists.len();
        if l == 0 {
            return None;
        }
        merge(&mut lists, 0, l - 1)
    }
}

go

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func mergeKLists(lists []*ListNode) *ListNode {
    var merge func(int, int) *ListNode
    merge = func(l int, r int) *ListNode {
        var mergeTwoLists func(*ListNode, *ListNode) *ListNode
        mergeTwoLists = func(list1 *ListNode, list2 *ListNode) *ListNode {
            if nil == list1 {
                return list2
            }

            if nil == list2 {
                return list1
            }

            if list1.Val < list2.Val {
                list1.Next = mergeTwoLists(list1.Next, list2)
                return list1
            } else {
                list2.Next = mergeTwoLists(list1, list2.Next)
                return list2
            }
        }

        if l == r {
            return lists[l]
        }
        if l > r {
            return nil
        }
        mid := (l + r) >> 1
        return mergeTwoLists(merge(l, mid), merge(mid+1, r))
    }

    return merge(0, len(lists)-1)
}

c++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
private:
    ListNode *mergeTwoLists(ListNode *list1, ListNode *list2) {
        if (!list1) {
            return list2;
        }

        if (!list2) {
            return list1;
        }

        if (list1->val < list2->val) {
            list1->next = mergeTwoLists(list1->next, list2);
            return list1;
        } else {
            list2->next = mergeTwoLists(list1, list2->next);
            return list2;
        }
    }

    ListNode *merge(vector<ListNode *> &lists, int l, int r) {
        if (l == r) {
            return lists[l];
        }
        if (l > r) {
            return nullptr;
        }
        int mid = (l + r) >> 1;
        return mergeTwoLists(merge(lists, l, mid), merge(lists, mid + 1, r));
    }

public:
    ListNode *mergeKLists(vector<ListNode *> &lists) {
        return merge(lists, 0, lists.size() - 1);
    }
};

c

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */


struct ListNode *mergeTwoLists(struct ListNode *list1, struct ListNode *list2) {
    if (!list1) {
        return list2;
    }

    if (!list2) {
        return list1;
    }

    if (list1->val < list2->val) {
        list1->next = mergeTwoLists(list1->next, list2);
        return list1;
    } else {
        list2->next = mergeTwoLists(list1, list2->next);
        return list2;
    }
}

struct ListNode *merge(struct ListNode **lists, int l, int r) {
    if (l == r) {
        return lists[l];
    }
    if (l > r) {
        return NULL;
    }
    int mid = (l + r) >> 1;
    return mergeTwoLists(merge(lists, l, mid), merge(lists, mid + 1, r));
}

struct ListNode *mergeKLists(struct ListNode **lists, int listsSize) {
    return merge(lists, 0, listsSize - 1);
}

python

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def mergeKLists(self, lists: List[Optional[ListNode]]) -> Optional[ListNode]:
        def merge(l: int, r: int) -> Optional[ListNode]:
            def mergeTwoLists(list1: Optional[ListNode], list2: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
                if list1 is None:
                    return list2
                if list2 is None:
                    return list1
                if list1.val < list2.val:
                    list1.next = mergeTwoLists(list1.next, list2)
                    return list1
                else:
                    list2.next = mergeTwoLists(list1, list2.next)
                    return list2

            if l == r:
                return lists[l]
            if l > r:
                return None
            mid = (l + r) >> 1
            return mergeTwoLists(merge(l, mid), merge(mid + 1, r))

        return merge(0, len(lists) - 1)

java

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
        return merge(lists, 0, lists.length - 1);
    }

    private ListNode merge(ListNode[] lists, int l, int r) {
        if (l == r) {
            return lists[l];
        }
        if (l > r) {
            return null;
        }
        int mid = (l + r) >> 1;
        return mergeTwoLists(merge(lists, l, mid), merge(lists, mid + 1, r));
    }

    private ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
        if (list1 == null) {
            return list2;
        }

        if (list2 == null) {
            return list1;
        }

        if (list1.val < list2.val) {
            list1.next = mergeTwoLists(list1.next, list2);
            return list1;
        } else {
            list2.next = mergeTwoLists(list1, list2.next);
            return list2;
        }
    }
}

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希望我们大家都能每天进步一点点~
本文由二当家的白帽子：https://juejin.cn/user/2771185768884824/posts 博客原创~

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【算法】23. 合并K个升序链表（多语言实现）

23. 合并K个升序链表：

样例 1：

样例 2：

样例 3：

提示：

分析：

题解：

rust

go

c++

c

python

java