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。
示例：
输入：1->2->4, 1->3->4 输出：1->1->2->3->4->4
思路
我们可以如下递归地定义两个链表里的 merge 操作（忽略边界情况，比如空链表等）：
也就是说，两个链表头部值较小的一个节点与剩下元素的 merge 操作结果合并。
算法
我们直接将以上递归过程建模，同时需要考虑边界情况。
如果 l1 或者 l2 一开始就是空链表 ，那么没有任何操作需要合并，所以我们只需要返回非空链表。否则，我们要判断 l1 和 l2 哪一个链表的头节点的值更小，然后递归地决定下一个添加到结果里的节点。如果两个链表有一个为空，递归结束。
class Solution {
public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
if (l1 == null) {
return l2;
}
else if (l2 == null) {
return l1;
}
else if (l1.val < l2.val) {
l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);
return l1;
}
else {
l2.next = mergeTwoLists(l1, l2.next);
return l2;
}
}
}
class Solution:
def mergeTwoLists(self, l1, l2):
if l1 is None:
return l2
elif l2 is None:
return l1
elif l1.val < l2.val:
l1.next = self.mergeTwoLists(l1.next, l2)
return l1
else:
l2.next = self.mergeTwoLists(l1, l2.next)
return l2
var mergeTwoLists = function(l1, l2) {
if (l1 === null) {
return l2;
} else if (l2 === null) {
return l1;
} else if (l1.val < l2.val) {
l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);
return l1;
} else {
l2.next = mergeTwoLists(l1, l2.next);
return l2;
}
};
class Solution {
public:
ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {
if (l1 == nullptr) {
return l2;
} else if (l2 == nullptr) {
return l1;
} else if (l1->val < l2->val) {
l1->next = mergeTwoLists(l1->next, l2);
return l1;
} else {
l2->next = mergeTwoLists(l1, l2->next);
return l2;
}
}
};
复杂度分析
时间复杂度：，其中 和 分别为两个链表的长度。因为每次调用递归都会去掉 l1 或者 l2 的头节点（直到至少有一个链表为空），函数 mergeTwoList 至多只会递归调用每个节点一次。因此，时间复杂度取决于合并后的链表长度，即 。
空间复杂度：，其中 和 分别为两个链表的长度。递归调用 mergeTwoLists 函数时需要消耗栈空间，栈空间的大小取决于递归调用的深度。结束递归调用时 mergeTwoLists 函数最多调用 次，因此空间复杂度为 。
思路
我们可以用迭代的方法来实现上述算法。当 l1 和 l2 都不是空链表时，判断 l1 和 l2 哪一个链表的头节点的值更小，将较小值的节点添加到结果里，当一个节点被添加到结果里之后，将对应链表中的节点向后移一位。
算法
首先，我们设定一个哨兵节点 prehead ，这可以在最后让我们比较容易地返回合并后的链表。我们维护一个 prev 指针，我们需要做的是调整它的 next 指针。然后，我们重复以下过程，直到 l1 或者 l2 指向了 null ：如果 l1 当前节点的值小于等于 l2 ，我们就把 l1 当前的节点接在 prev 节点的后面同时将 l1 指针往后移一位。否则，我们对 l2 做同样的操作。不管我们将哪一个元素接在了后面，我们都需要把 prev 向后移一位。
在循环终止的时候， l1 和 l2 至多有一个是非空的。由于输入的两个链表都是有序的，所以不管哪个链表是非空的，它包含的所有元素都比前面已经合并链表中的所有元素都要大。这意味着我们只需要简单地将非空链表接在合并链表的后面，并返回合并链表即可。
下图展示了 1->4->5 和 1->2->3->6 两个链表迭代合并的过程：
class Solution {
public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
ListNode prehead = new ListNode(-1);
ListNode prev = prehead;
<span class="hljs-keyword">while</span> (l1 != <span class="hljs-keyword">null</span> && l2 != <span class="hljs-keyword">null</span>) {
<span class="hljs-keyword">if</span> (l1.val <= l2.val) {
prev.next = l1;
l1 = l1.next;
} <span class="hljs-keyword">else</span> {
prev.next = l2;
l2 = l2.next;
}
prev = prev.next;
}
<span class="hljs-comment">// 合并后 l1 和 l2 最多只有一个还未被合并完，我们直接将链表末尾指向未合并完的链表即可</span>
prev.next = l1 == <span class="hljs-keyword">null</span> ? l2 : l1;
<span class="hljs-keyword">return</span> prehead.next;
}
}
class Solution:
def mergeTwoLists(self, l1, l2):
prehead = ListNode(-1)
prev = prehead
<span class="hljs-keyword">while</span> l1 <span class="hljs-keyword">and</span> l2:
<span class="hljs-keyword">if</span> l1.val <= l2.val:
prev.next = l1
l1 = l1.next
<span class="hljs-keyword">else</span>:
prev.next = l2
l2 = l2.next
prev = prev.next
<span class="hljs-comment"># 合并后 l1 和 l2 最多只有一个还未被合并完，我们直接将链表末尾指向未合并完的链表即可</span>
prev.next = l1 <span class="hljs-keyword">if</span> l1 <span class="hljs-keyword">is</span> <span class="hljs-keyword">not</span> <span class="hljs-literal">None</span> <span class="hljs-keyword">else</span> l2
<span class="hljs-keyword">return</span> prehead.next
var mergeTwoLists = function(l1, l2) {
const prehead = new ListNode(-1);
<span class="hljs-keyword">let</span> prev = prehead;
<span class="hljs-keyword">while</span> (l1 != <span class="hljs-literal">null</span> && l2 != <span class="hljs-literal">null</span>) {
<span class="hljs-keyword">if</span> (l1.val <= l2.val) {
prev.next = l1;
l1 = l1.next;
} <span class="hljs-keyword">else</span> {
prev.next = l2;
l2 = l2.next;
}
prev = prev.next;
}
<span class="hljs-comment">// 合并后 l1 和 l2 最多只有一个还未被合并完，我们直接将链表末尾指向未合并完的链表即可</span>
prev.next = l1 === <span class="hljs-literal">null</span> ? l2 : l1;
<span class="hljs-keyword">return</span> prehead.next;
};
class Solution {
public:
ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) {
ListNode* preHead = new ListNode(-1);
ListNode* prev = preHead;
<span class="hljs-keyword">while</span> (l1 != <span class="hljs-literal">nullptr</span> && l2 != <span class="hljs-literal">nullptr</span>) {
<span class="hljs-keyword">if</span> (l1->val < l2->val) {
prev->next = l1;
l1 = l1->next;
} <span class="hljs-keyword">else</span> {
prev->next = l2;
l2 = l2->next;
}
prev = prev->next;
}
<span class="hljs-comment">// 合并后 l1 和 l2 最多只有一个还未被合并完，我们直接将链表末尾指向未合并完的链表即可</span>
prev->next = l1 == <span class="hljs-literal">nullptr</span> ? l2 : l1;
<span class="hljs-keyword">return</span> preHead->next;
}
};
复杂度分析
时间复杂度： ，其中 和 分别为两个链表的长度。因为每次循环迭代中，l1 和 l2 只有一个元素会被放进合并链表中， 因此 while 循环的次数不会超过两个链表的长度之和。所有其他操作的时间复杂度都是常数级别的，因此总的时间复杂度为 。
空间复杂度： 。我们只需要常数的空间存放若干变量。
原文：https://www.cnblogs.com/leetcodetijie/p/13092301.html