按排序顺序合并 2 个链表

Question

合并两个排序的链表并将其作为排序列表返回。列表应该由前两个列表的节点拼接而成。

我们有 l1：

ListNode{val: 1, next: ListNode{val: 2, next: ListNode{val: 4, next: None}}}

和l2：

ListNode{val: 1, next: ListNode{val: 3, next: ListNode{val: 4, next: None}}}

我使用以下代码合并它们：

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
        print(l1)
        print(l2)
        out = ListNode(-1)
        temp = out
        while l1 and l2:
            if (l1.val < l2.val):
                temp.next = l1
                l1 = l1.next
            else:
                temp.next = l2
                l2 = l2.next
            temp = temp.next
        print(out)

这就是结果：

ListNode{val: -1, next: ListNode{val: 1, next: ListNode{val: 1, next: ListNode{val: 2, next: ListNode{val: 3, next: ListNode{val: 4, next: None}}}}}}

我的问题是out 是如何更新的？

Answer 1

如果有帮助，您甚至不需要任何临时节点。您可以重新链接现有节点，这会更简单：

class Solution:
    def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
        if not (l1 and l2):
            return l1 or l2
        if l2.val < l1.val:
            l1, l2 = l2, l1
        l1.next = self.mergeTwoLists(l1.next, l2)
        return l1

Answer 2

out 在while 循环的第一次迭代中发生突变。

这可能有助于将其可视化。

就在循环开始之前，我们创建了一个虚拟节点（值为-1）并使用out 和temp 引用它：

                   l1
                   ↓
                 ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
                 │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
 out             └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
  ↓
┌────────────┐
│ data: -1   │
│ next: None │
└────────────┘
  ↑
 temp            ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 3    │    │ data: 4    │
                 │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
                 └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                   ↑
                   l2

在第一次迭代中，我们进入else 块，其中temp 被变异。由于temp 和out 引用同一个对象，因此out 会发生变异。

                   l1
                   ↓
                 ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
                 │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
 out             └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
  ↓
┌────────────┐
│ data: -1   │
│ next: ──────┐
└────────────┘│
  ↑           │
 temp         │  ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
              │  │ data: 1    │    │ data: 3    │    │ data: 4    │
              └> │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
                 └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                   ↑
                   l2

此次更新后，l2 和 temp 都被“移动”为指代它们的继任者。这结束了第一次迭代：

                   l1
                   ↓
                 ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
                 │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
 out             └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
  ↓
┌────────────┐
│ data: -1   │
│ next: ──────┐
└────────────┘│
              │
              │  ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
              │  │ data: 1    │    │ data: 3    │    │ data: 4    │
              └> │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
                 └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                   ↑                 ↑
                  temp               l2

我们实际上不必继续执行算法，因为从现在开始out 将不会再次变异：这项工作已经完成。但是让我们继续进行一次迭代（第二次迭代）。我们进入if 块，temp 再次发生变异（但这一次，它不是out 的同义词）：

                   l1
                   ↓
                 ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
              ┌> │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
 out          │  └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
  ↓           └────────────────┐
┌────────────┐                 │
│ data: -1   │                 │
│ next: ──────┐                │
└────────────┘│                │
              │                │
              │  ┌────────────┐│   ┌────────────┐    ┌────────────┐
              │  │ data: 1    ││   │ data: 3    │    │ data: 4    │
              └> │ next: ──────┘   │ next: ────────> │ next: None │
                 └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                   ↑                 ↑
                  temp               l2

...l1 和 temp 都转移到他们的继任者：

                  temp               l1
                   ↓                 ↓
                 ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
              ┌> │ next: ────────> │ next: ────────> │ next: None │
 out          │  └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
  ↓           └────────────────┐
┌────────────┐                 │
│ data: -1   │                 │
│ next: ──────┐                │
└────────────┘│                │
              │                │
              │  ┌────────────┐│   ┌────────────┐    ┌────────────┐
              │  │ data: 1    ││   │ data: 3    │    │ data: 4    │
              └> │ next: ──────┘   │ next: ────────> │ next: None │
                 └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                                     ↑
                                     l2

这样继续下去，temp 将保持在连接的结果列表的尾部。在最后一次迭代之后，我们将得到这个：

                                                       l1
                                                       ↓
                 ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
              ┌> │ next: ────────> │ next: ──────┐   │ next: None │
 out          │  └────────────┘    └────────────┘│   └────────────┘
  ↓           └────────────────┐ ┌───────────────┘
┌────────────┐                 │ │                                
│ data: -1   │                 │ │                                
│ next: ──────┐                │ │                                
└────────────┘│                │ │                                
              │                │ │                                
              │  ┌────────────┐│ │ ┌────────────┐    ┌────────────┐
              │  │ data: 1    ││ │ │ data: 3    │    │ data: 4    │
              └> │ next: ──────┘ └>│ next: ────────> │ next: None │
                 └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                                                       ↑                
                                                      temp

这项工作还没有完全完成，因为您发布的 sn-p 中缺少一些代码。当while 循环退出时，l1 或l2 之一将不是None，这表示仍需要附加到结果列表的部分。由于temp 指的是结果列表的当前尾部，我们应该将其next 引用设置为l1 或l2——以不是None 为准。

所以代码在循环之后应该有如下语句：

temp.next = l1 or l2

...导致：

                                                       l1
                                                       ↓
                 ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
                 │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
              ┌> │ next: ────────> │ next: ──────┐ ┌>│ next: None │
 out          │  └────────────┘    └────────────┘│ │ └────────────┘
  ↓           └────────────────┐ ┌───────────────┘ └───────────────┐
┌────────────┐                 │ │                                 │
│ data: -1   │                 │ │                                 │
│ next: ──────┐                │ │                                 │
└────────────┘│                │ │                                 │
              │                │ │                                 │
              │  ┌────────────┐│ │ ┌────────────┐    ┌────────────┐│
              │  │ data: 1    ││ │ │ data: 3    │    │ data: 4    ││
              └> │ next: ──────┘ └>│ next: ────────> │ next: ──────┘
                 └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                                                       ↑                
                                                      temp

最后，函数应该返回结果。由于out 指的是一个虚拟节点，我们不应该只返回out，而应该返回out.next：

return out.next

返回的列表引用将是这个：

           ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
           │ data: 1    │    │ data: 2    │    │ data: 4    │
        ┌> │ next: ────────> │ next: ──────┐ ┌>│ next: None │
        │  └────────────┘    └────────────┘│ │ └────────────┘
        └────────────────┐ ┌───────────────┘ └───────────────┐
                         │ │                                 │
           ┌────────────┐│ │ ┌────────────┐    ┌────────────┐│
           │ data: 1    ││ │ │ data: 3    │    │ data: 4    ││
returned → │ next: ──────┘ └>│ next: ────────> │ next: ──────┘
           └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘

我希望这可以澄清它。