力扣刷题笔记-23 合并k个升序链表

找对象是找绝对盟友

学习了这个算法之后，对于链表更加理解了一些。

链表的理解

链表的数据结构就是数据+指针，数据是int，String等类型，指针是什么？指针就是他自己这种类型的节点，直接指向下一个。

而我们在说，“给定一个链表”，实际上给的是一个头节点。这道题涉及到优先级队列，给定的参数是List lists,按照我以前对链表的理解，我就认为lists里面的每个元素都是一个完整的链表。

看完这个算法之后，实际上在lists的每个元素里存放的是头节点，最开始下面这段代码是不理解的

for (ListNode head : lists) {
    if (head != null){
        System.out.println("head.val = " + head.val);
        priorityQueue.add(head);
    }
}

疑惑的点：

为什么遍历lists，每个元素拿出来，就直接是头节点了呢？

因为链表存放在数组里，本来就是只有头节点。

算法的理解

这个算法主要使用到了优先级队列PriorityQueue这个东西，具体怎么理解后面继续研究，先说在这个算法里优先级队列的原理及作用。

虽说是一个队列，但是并不是遵循先进先出的原则，而是根据元素的优先级，进行排序，当插入一个元素的时候，会根据元素的优先级将其插入到合适的位置，但是删除一个元素的时候，会自动将优先级最高的元素出队。

所以这就引申出了一个问题：什么是优先级？怎么定义优先级？
解答：

实际上，PriorityQueue这个东西，用小顶堆来维护优先级，就是用小顶堆来对元素进行排序，让优先级最高的元素排在数组的最前面（就是最小/最大的元素排在最前面）。小顶堆是方式方法，一种概念，一种实现方式。在priorityQueue.poll()的源码里，有一句是

E result = (E)queue[0]

这说明，我们是将数组的第一个元素拿出来。

当然，拿出来之后还要对生育的元素进行排序

理解这个算法的关键，就是将原本升序排列好的链表都放到优先级队列里边，每次弹出最小的那个元素，将弹出来的元素拼接到新的结果链表上，这样当队列里没有数据的时候，就是合并完成的时候。

@Test
void leetCode23(){
    ListNode[] lists = new ListNode[3];
    lists[0] = new ListNode(1);
    lists[0].next = new ListNode(4);
    lists[0].next.next = new ListNode(5);

    lists[1] = new ListNode(1);
    lists[1].next = new ListNode(3);
    lists[1].next.next = new ListNode(4);

    lists[2] = new ListNode(2);
    lists[2].next = new ListNode(6);
    ListNode listNode = mergeKLists(lists);
    while (listNode != null){
        System.out.print(" " + listNode.val);
        listNode = listNode.next;
    }
}

private ListNode mergeKLists(ListNode[] lists){
    ListNode dummy = new ListNode(-1);
    ListNode p = dummy;

    PriorityQueue<ListNode> priorityQueue = new PriorityQueue<>(
            lists.length, Comparator.comparingInt(a -> a.val)
    );

    // 将k个链表的头节点存放到优先级队列里边
    for (ListNode head : lists) {
        if (head != null){
            priorityQueue.add(head);
        }
    }

    while (!priorityQueue.isEmpty()){
        // 每次弹出最小的元素
        ListNode temp = priorityQueue.poll();
        // 拼接到结果链表上
        p.next = temp;
        p = p.next;
        // 如果不是尾节点，将后续节点放到队列里面，进入下一次循环。下一次循环的时候仍旧弹出最小的节点
        if (temp.next != null){
            priorityQueue.add(temp.next);
        }
    }
    return dummy.next;
}