链表-合并K个有序链表

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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。

示例 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
示例 2：

输入：lists = []
输出：[]
示例 3：

输入：lists = [[]]
输出：[]

合并 k 个有序链表的逻辑类似合并两个有序链表，难点在于，如何快速得到 k 个节点中的最小节点，接到结果链表上？

这里我们就要用到 优先级队列（PriorityQueue）这种数据结构，把链表节点放入一个最小堆，就可以每次获得 k 个节点中的最小节点：

代码如下：

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public static ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
    if (lists.length == 0) return null;
    // 虚拟头结点
    ListNode dummy = new ListNode(-1);
    ListNode p = dummy;
    // 优先级队列，最小堆
    PriorityQueue<ListNode> queue = new PriorityQueue<>(lists.length, new Comparator<ListNode>() {
        @Override
        public int compare(ListNode l1, ListNode l2) {
            return l1.val - l2.val;
        }
    });
    // 将 k 个链表的头结点加入最小堆
    for(ListNode listNode:lists){
        if(listNode!=null)
            queue.add(listNode);
    }
    while (!queue.isEmpty()){
        // 获取最小节点，接到结果链表中
        ListNode node = queue.poll();
        p.next = node;
        if(node.next!=null){
            queue.add(node.next);
        }
        // p 指针不断前进
        p = p.next;
    }
    return dummy.next;
}

这个算法是面试常考题，它的时间复杂度是多少呢？

优先队列 pq 中的元素个数最多是 k，所以一次 poll 或者 add 方法的时间复杂度是 O(logk)；所有的链表节点都会被加入和弹出 pq，所以算法整体的时间复杂度是 O(Nlogk)，其中 k 是链表的条数，N 是这些链表的节点总数。