【数据结构入门_链表】 Leetcode 21. 合并两个有序链表

原题连接： Leetcode 21. Merge Two Sorted Lists

You are given the heads of two sorted linked lists list1 and list2.

Merge the two lists in a one sorted list. The list should be made by splicing together the nodes of the first two lists.

Return the head of the merged linked list.

Example 1:

Input: list1 = [1,2,4], list2 = [1,3,4]
Output: [1,1,2,3,4,4]

Example 2:

Input: list1 = [], list2 = []
Output: []

Example 3:

Input: list1 = [], list2 = [0]
Output: [0]

Constraints:

• The number of nodes in both lists is in the range [0, 50].
• -100 <= Node.val <= 100
• Both list1 and list2 are sorted in non-decreasing order.

方法一：迭代

思路：

先建立一个虚拟头结点prehead，和一个指向虚拟头结点的指针prev。返回的时候返回prehead->head就可以，能减少很多麻烦的边界问题。
两个指针遍历两个链表。每次选择关键字小的结点接到prev上即可。
注意最后需要扫尾，把循环结束没遍历完的链表的余下部分直接接上去。
这个扫尾的思想用的太多了，类似于归并排序

c++代码：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) {
        // 创建虚拟头结点prehead, 值为-1    prev为指向虚拟头结点的指针
        ListNode* preHead = new ListNode(-1);
        ListNode* prev = preHead;

        // 双指针遍历两个链表
        while(list1 != nullptr && list2 != nullptr){
            // 找到小的结点
            if(list1->val < list2->val){
                prev->next = list1;
                list1 = list1->next;
            } else {
                prev->next = list2;
                list2 = list2->next;
            }
            prev = prev->next;
        }
        
        // 扫尾
         prev->next = (list1 == nullptr ? list2 : list1);

        return preHead->next;
    }
};

复杂度分析：

• 时间复杂度：O(m+n)，需要遍历两个链表的所有元素
• 空间复杂度：O(1)，常数个临时变量