Leetcode刷题笔记之链表篇21. 合并两个有序链表

Posted 2022-12-10 大家好我叫张同学

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前言

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题目内容

将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

原题链接（点击跳转）

暴力求解法

我们可以将list2选为合并后待返回的链表，然后将list1中的结点合并到list2中。

算法图解

函数实现

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
    struct ListNode *cur1 = list1,*cur2 = list2;
    //以list2作为最终合并后的链表，当list2为空表，直接返回list1
    if(cur2 == NULL)
        return list1;
    while(cur1)
     //先保存cur1的下个结点位置，避免丢失
    struct ListNode* next1 = cur1->next,*next2 = cur2->next;
         while(next2 && cur2->val < cur1->val && next2->val < cur1->val)
            cur2 = next2;
            next2 = cur2->next;
           
        if(cur2->val > cur1->val)//头插
            cur1->next = cur2;
            list2 = cur1;
            cur2 = list2;
            cur1 = next1;
            continue;
       
        cur1->next = cur2->next;
        cur2->next = cur1;
        cur1 = next1;
    
    return list2;

注意：在实际写代码的时候，我们会发现仅有一个next用来保存cur1的下一个结点是不够的。cur2的下一个结点的信息也需要保存（假设下一个结点不为空，若为空直接cur1结点插入cur2后即可），因为在比较的时候，当cur2->val小于cur1->val且cur2->next->val大于cur1->val时（cur2->next->val就是next2->val)，才能将list1中cur1指向的结点插入到list2中。否则，cur2需要向后移动，直到满足条件为主。

小技巧：
很多OJ题的测试用例非常多，即便我们画图分析了，可能还有很多场景没能想到。这个时候就需要借助OJ中错误的测试用例来帮助我们完善、调整、优化代码。

这道题目很多场景我都是通过失败的测试用例才发现的，比如说：
①list1不为空，list2为空，这时候需要直接返回list1，无需合并。
②list1中的很多结点一开始就小于list2中的结点，这个时候就不能仅用尾插或者中间插入实现，就需要头插~

整体而言，这种暴力求解的方式写起来并不轻松，有时候需要考虑的条件和场景可能比其他方式更多！！！
接下来我们将学习一种更简单、更易于实现的方式~

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新建链表法

为了方便合并链表，我们可以新建一个链表newlist，然后每次从list1、list2中将val值小的结点尾插到newlist中。

算法图解

函数实现

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
    struct ListNode* newlist = NULL,*tail = newlist;
    struct ListNode *cur1 = list1,*cur2 = list2;
    if(list1 == NULL && list2 == NULL)
         return NULL;
    else if(list1 == NULL)
         return list2;
    else if(list2 == NULL)
         return list1;
    while(cur1 && cur2)
        struct ListNode* next1 = cur1->next;
        struct ListNode* next2 = cur2->next;
        if(cur1->val <= cur2->val)
            if(tail == NULL)//newlist为NULL单独处理
                cur1->next = tail;
                newlist = cur1;
                tail = newlist;
            
            else
                cur1->next = tail->next;
                tail->next = cur1;
                tail = tail->next;
            
            cur1 = next1;
        
        else
                if(tail == NULL)//newlist为NULL单独处理
                cur2->next = tail;
                newlist = cur2;
                tail = newlist;
            
            else
                cur2->next = tail->next;
                tail->next = cur2;
                tail = tail->next;
             
            cur2 = next2;
        
    
    if(cur1)
       tail->next = cur1;
    else
       tail->next = cur2;
    return newlist;

这种方式比暴力求解的方法好了很多，至少没有那么多场景（什么时候要头插，什么时候中间插入等等）需要考虑，但是仍然有优化的空间。我们可以看到当新建的链表newlist为不带哨兵位guard的链表时，每次都需要去考虑newlist == NULL这个条件，真是烦死人啦！为此，我们对以上代码进行优化，创建一个带哨兵位（带头）的链表newlist。

代码优化

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
    //创建哨兵位头节点，不存放有效数据
    struct ListNode* guard = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    struct ListNode* newlist = guard,*tail = newlist;
    struct ListNode *cur1 = list1,*cur2 = list2;
    if(list1 == NULL && list2 == NULL)
         return NULL;
    else if(list1 == NULL)
         return list2;
    else if(list2 == NULL)
         return list1;
    while(cur1 && cur2)
        struct ListNode* next1 = cur1->next;
        struct ListNode* next2 = cur2->next;
        if(cur1->val <= cur2->val)
            cur1->next = tail->next;
            tail->next = cur1;
            tail = tail->next;
            cur1 = next1;
        
        else
            cur2->next = tail->next;
            tail->next = cur2;
            tail = tail->next;
            cur2 = next2;
        
    
    if(cur1)
       tail->next = cur1;
    else
       tail->next = cur2;
    //释放哨兵位头节点
    newlist = newlist->next;
    free(guard);
    return newlist;

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