合并k个有序链表java

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mob649e816a77bf 2024-09-16 04:14:09 ©著作权

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合并k个有序链表的过程

在本篇文章中，我们将学习如何在Java中合并k个有序链表。这个问题可以使用多种方法来解决，比如优先队列、分治算法等。本文将通过实现优先队列的方法来跟你分享整个过程，并逐步讲解每一步的实现。

流程概述

在合并多个有序链表的过程中，首先要理解整体流程。以下是完成这项任务的步骤：

步骤	描述
1	创建一个优先队列
2	将所有链表的头节点放入队列
3	从队列中取出最小节点并加入结果
4	如果取出的节点有下一个节点，将下一个节点放入队列
5	重复步骤3和步骤4直到队列为空

使用Mermaid语法表示的流程图如下：

flowchart TD
    A[开始] --> B{创建优先队列}
    B --> C{将每个链表的头节点放入优先队列}
    C --> D{取出最小节点}
    D --> E{将下一个节点放入队列}
    E --> D
    D --> F{队列为空?}
    F -- 否 --> D
    F -- 是 --> G[结束]

代码实现

现在，我们来实现这个过程。以下是Java的实现代码：

import java.util.PriorityQueue;

// 定义链表节点
class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(int x) { val = x; }
}

public class MergeKLists {

    // 主函数合并k个链表
    public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
        // 1. 创建优先队列，使用小顶堆（最小堆）
        PriorityQueue<ListNode> minHeap = new PriorityQueue<>((a, b) -> a.val - b.val);
        
        // 2. 将每个链表的头节点放入优先队列
        for (ListNode head : lists) {
            if (head != null) {
                minHeap.offer(head); // 将节点放入优先队列
            }
        }
        
        // 3. 创建一个虚拟头节点，便于后续构建合并后的链表
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        ListNode current = dummy;
        
        // 4. 合并链表
        while (!minHeap.isEmpty()) {
            // 取出最小节点
            ListNode node = minHeap.poll();
            current.next = node; // 将当前节点连接到合并链表
            
            // 5. 如果该节点有下一个节点，把下一个节点加入队列
            if (node.next != null) {
                minHeap.offer(node.next); // 将下一个节点放入队列
            }
            current = current.next; // 移动当前节点指针
        }
        
        // 返回合并后的链表
        return dummy.next;
    }
}