链表合并:有序单链表归并算法
给定两个按升序排列的单链表,需将其合并为一个保持升序的链表。该问题常见于数据结构与算法笔试题中,是链表操作的经典应用。
输入说明
- 第一行:第一个链表的节点数量
S1。 - 第二行:
S1个整数,表示第一个链表元素。 - 第三行:第二个链表的节点数量
S2。 - 第四行:
S2个整数,表示第二个链表元素。
输出要求
输出合并后的有序链表,各元素以空格分隔。
示例
输入:
4
2 4 6 8
3
3 5 7
输出:
2 3 4 5 6 7 8
核心思路
采用双指针法,分别遍历两个链表,比较当前节点值,将较小者加入结果链表,并移动对应指针。当其中一个链表遍历结束时,将另一个链表剩余部分直接接上。
代码实现(纯链表结构)
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
// 定义链表节点结构体,包含数据域和指向下一节点的指针
struct ListNode {
int val;
ListNode* next;
// 构造函数:初始化节点值并设置下一指针为空
ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};
// 向链表尾部插入新节点
void append(ListNode* head, int value) {
ListNode* newNode = new ListNode(value);
ListNode* curr = head;
while (curr->next != nullptr) {
curr = curr->next;
}
curr->next = newNode;
}
// 打印链表内容
void display(ListNode* head) {
ListNode* curr = head->next;
while (curr != nullptr) {
cout << curr->val << ' ';
curr = curr->next;
}
}
int main() {
// 创建两个虚拟头节点,便于统一处理插入逻辑
ListNode* list1 = new ListNode(-1);
ListNode* list2 = new ListNode(-1);
int size1, size2, value;
// 输入第一个链表
cin >> size1;
for (int i = 0; i < size1; ++i) {
cin >> value;
append(list1, value);
}
// 输入第二个链表
cin >> size2;
for (int i = 0; i < size2; ++i) {
cin >> value;
append(list2, value);
}
// 创建结果链表的虚拟头节点
ListNode* result = new ListNode(-1);
ListNode* tail = result; // 指向当前尾部,用于追加节点
ListNode* p = list1->next; // 第一个链表的起始节点
ListNode* q = list2->next; // 第二个链表的起始节点
// 双指针归并过程
while (p != nullptr && q != nullptr) {
if (p->val < q->val) {
tail->next = p;
p = p->next;
} else {
tail->next = q;
q = q->next;
}
tail = tail->next;
}
// 接上剩余未处理的部分
if (p != nullptr) {
tail->next = p;
}
if (q != nullptr) {
tail->next = q;
}
// 输出合并后的链表
display(result);
return 0;
}
该方法时间复杂度为 O(S1 + S2),空间复杂度为 O(1)(不计输出),适用于链表结构的高效合并。