c++ 如何合并两个有序链表

1.题目要求

这是一道求职面试时经常要求手写或者机试的经典题目。

已知两个链表head1和head2各自有序，请把它们合并成一个链表依然有序。结果链表要包含head1和head2的所有节点，即使节点值相同。

注意：不能开辟新空间来存储合并后的链表。如果第一次做该题，很容易会想到使用新链表来存储合并后的有序链表。虽然可以如此实现，但是不符合常规解法和面试官的要求。

2.非递归实现

算法过程：
 输入：两个有序的单链表head1与head2；
 输出：合并后的有序单链表mergeHead；
 算法描述：
 （1）如果head1或head2为空链表，则直接返回另外一个链表；
 （2）选择head1与head2链表当前节点值较小的节点，挂接到后并后的链表mergeHead；
 （3）重复步骤2，直到链表head1或者head2遍历完成，未遍历完的链表，直接挂接到mergeHead的尾节点。

具体实现如下：

#include <sstream>
#include <iostream>
using namespace std;

struct ListNode 
{ 
  int     value; 
  ListNode*  next;
  ListNode() {value=0;next=NULL;}
  ListNode(int value,ListNode* next = NULL):value(value),next(next){} 
};

//@brief:非递归实现两个有序单链表
//@注意：两个链表需要从小到大顺序排列
ListNode* mergeOrderedLinkedList(ListNode* head1,ListNode* head2)
{
  if (head1 == NULL) 
  { 
    return head2; 
  }
  else if(head2 == NULL) 
  { 
    return head1; 
  }

  ListNode* mergeHead = NULL; 
  if (head1->value<head2->value) 
  { 
    mergeHead=head1;
    head1=head1->next;
  } 
  else 
  { 
    mergeHead = head2; 
    head2 = head2->next; 
  } 
  ListNode* tmpNode = mergeHead; 
  while(head1&&head2)
  { 
    if(head1->value<head2->value) 
    { 
      mergeHead->next = head1; 
      head1 = head1->next; 
    } 
    else 
    { 
      mergeHead->next = head2; 
      head2 = head2->next; 
    } 
    mergeHead = mergeHead->next; 
  } 
  if (head1)
  { 
    mergeHead->next = head1; 
  } 
  if (head2) 
  { 
    mergeHead->next = head2; 
  }

  return tmpNode; 
}

//打印链表
void printLinkedList(ListNode* head)
{
  while(head)
  {
    cout<<head->value<<" ";
    head=head->next;
  }
  cout<<endl;
}

int main(int argc,char* argv[])
{
  ListNode* head1=NULL,*curList1=NULL,*head2=NULL,*curList2=NULL;
  string strIn;
  int value;

  cout<<"创建链表1，从小到大顺序输入链表1："<<endl;
  getline(cin,strIn);
  stringstream ss(strIn);
  cout<<"ss0 strIn:"<<ss.str()<<endl;
  while(ss>>value)    //从string中按照空格读取int
  {
    ListNode* newNode1=new ListNode;
    newNode1->value=value;
    if(head1==NULL && curList1==NULL)
    {
      head1=newNode1;
      curList1=newNode1;
    }
    else
    {
      curList1->next=newNode1;
      curList1=curList1->next;
    }
  }

  cout<<"创建链表2，从小到大顺序输入链表2："<<endl;
  getline(cin,strIn);
  ss.clear(); //清空状态
  ss.str(""); //清空内容
  ss<<strIn;  //重新输出至string
  cout<<"ss1 strIn:"<<ss.str()<<endl;
  while(ss>>value)    //从string中按照空格读取int
  {
    ListNode* newNode2=new ListNode;
    newNode2->value=value;
    if(head2==NULL && curList2==NULL)
    {
      head2=newNode2;
      curList2=newNode2;
    }
    else
    {
      curList2->next=newNode2;
      curList2=curList2->next;
    }
  }

  //合并两个有序链表
  ListNode* mergeHead=mergeOrderedLinkedList(head1,head2);

  //打印链表
  cout<<"合并后链表："<<endl;
  printLinkedList(mergeHead);
}

运行程序，输出结果：

从小到大顺序输入链表1：
1 2 3 5
ss0 strIn:1 2 3 5
从小到大顺序输入链表2：
3 4 5 6 7 8
ss1 strIn:3 4 5 6 7 8
合并后链表：
1 2 3 3 4 5 5 6 7 8

3.递归实现

从上面合并两个有序链表的步骤中可以看出，每次合并的步骤（2）都是一样的，由此我们想到了递归。具体实现如下：

//@brief:递归实现两个有序单链表
//@注意：两个链表需要从小到大顺序排列
ListNode* mergeOrderedLinkedListRecursion(ListNode* head1,ListNode* head2)
{
  if(head1 == NULL) 
  { 
    return head2; 
  }
  else if(head2 == NULL) 
  { 
    return head1; 
  }

  ListNode* mergeHead = NULL;
  if(head1->value<head2->value) 
  {
    mergeHead=head1;
    mergeHead->next=mergeOrderedLinkedListRecursion(head1->next,head2);
  }
  else
  {
    mergeHead=head2;
    mergeHead->next=mergeOrderedLinkedListRecursion(head1,head2->next);
  }
  return mergeHead;
}

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