题目描述

Merge two sorted linked lists and return it as a new list. The new list should be made by splicing together the nodes of the first two lists.

Example:

Input: 1->2->4, 1->3->4
Output: 1->1->2->3->4->4

解法一

思路

我们不妨换个角度来理解题目意思：将一系列有序节点插入到链表中，使得链表仍保持有序。

想想插入一个节点的时候是怎么样的：顺序遍历链表，直到在链表中找到第一个大于此节点值的节点，将此节点插入到该节点前。现在来考虑插入一系列节点的时候，我们当然可以对每个节点都重复上述算法，即对每个节点都遍历一次链表找到要插入的位置并插入，但这么做有没有优化的空间呢？

注意到这一系列要插入的节点是有序的，那么也就是说这一系列节点中，后一个节点的插入位置一定在前一个节点的插入位置之后（因为插入后的整个链表是有序的）；也就是说，我们每次在插入新的节点时，都可以以上一个节点的插入位置作为起点，去寻找插入位置并插入。

如上所述是本题算法的主要部分，下面我们来看边界情况。首先看插入第一个节点时，要插入的第一个节点可能小于链表头，也可能大于链表头，大于链表头时很容易处理，我们主要关注小于链表头的情况，因为在链表的算法中更改链表头是一件很麻烦的事情，该怎么解决呢？很简单，再回到题目，既然题目没有规定两个有序链表哪个作插入方、哪个作被插入方，那不妨指定链表头较小的那个链表左被插入方，插入方（另一链表）的第一个节点（链表头）一定插入到链表头之后。

再看另一边界情况：节点全部插入完而链表未遍历完，或链表遍历完而节点还未插入完。先看第一种，既然节点全都插入到链表中了，那不妨就直接返回了，原链表也没有需要特殊处理的了。再看第二种，当在寻找节点插入的位置时，遍历完了链表，那就说明此时剩下的节点全都比链表最大值还要大，既然剩下的节点都是有序且连在一起的，那不妨按顺序全都接在链表尾就好了。

把上面的思路串起来这题也就解决了。下面的代码用了一些编程技巧，看不太懂的话找个例子跟着走一遍就明白啦。

Python

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1, l2):
        """
        :type l1: ListNode
        :type l2: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        if l1 is None:
            return l2
        if l2 is None:
            return l1
        if l1.val > l2.val:
            l1, l2 = l2, l1
        p = l1
        while p is not None:
            while l2 is not None and (p.next is None or l2.val < p.next.val):
                tmp = l2
                l2 = l2.next
                tmp.next = p.next
                p.next = tmp
                p = p.next
            p = p.next
        return l1

Java

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        if (l1 == null) {
            return l2;
        }
        if (l2 == null) {
            return l1;
        }
        if (l1.val > l2.val) {
            ListNode temp = l1;
            l1 = l2;
            l2 = temp;
        }
        ListNode p = l1;
        while (p != null) {
            while ((l2 != null) && ((p.next == null) || (l2.val < p.next.val))) {
                ListNode temp = l2;
                l2 = l2.next;
                temp.next = p.next;
                p.next = temp;
                p = p.next;
            }
            p = p.next;
        }
        return l1;
    }
}

C++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *mergeTwoLists(ListNode *l1, ListNode *l2) {
        if (l1 == nullptr) {
            return l2;
        }
        if (l2 == nullptr) {
            return l1;
        }
        if (l1->val > l2->val) {
            ListNode *temp = l1;
            l1 = l2;
            l2 = temp;
        }
        ListNode *p = l1;
        while (p != nullptr) {
            while (l2 != nullptr && (p->next == nullptr || l2->val < p->next->val)) {
                ListNode *temp = l2;
                l2 = l2->next;
                temp->next = p->next;
                p->next = temp;
                p = p->next;
            }
            p = p->next;
        }
        return l1;
    }
};