【困难】题解力扣23：合并K个升序链表

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给你一个链表数组，每个链表都已经按升序排列。请你将所有链表合并到一个升序链表中，返回合并后的链表。

示例 1：
输入：lists = [[1,4,5],[1,3,4],[2,6]]
输出：[1,1,2,3,4,4,5,6]
解释：链表数组如下：
[
1->4->5,
1->3->4,
2->6
]
将它们合并到一个有序链表中得到：
1->1->2->3->4->4->5->6

示例 2：
输入：lists = []
输出：[]

示例 3：
输入：lists = [[]]
输出：[]

提示：

• k == lists.length
• 0 <= k <= 10^4
• 0 <= lists[i].length <= 500
• -10^4 <= lists[i][j] <= 10^4
• lists[i] 按升序排列
• lists[i].length 的总和不超过 10^4

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解题思路

采用分治法 + 迭代合并策略高效合并 K 个有序链表：

1. 边界处理：

• 若链表数组为空或长度为 0，直接返回 null
• 若只有一个链表，无需合并，直接返回该链表

2. 分治合并：

• 初始化当前链表数量 n = lists.length
• 当 n > 1 时循环：
  • 计算新链表数量 newN = (n + 1) / 2
  • 遍历链表数组，每次处理两个链表：
    • 合并 lists[2*i] 和 lists[2*i+1]（若存在）
    • 将合并结果存回 lists[i] 位置
  • 更新 n = newN 进行下一轮合并
• 最终合并结果位于 lists[0]

3. 合并两个链表：

• 使用哑节点 dummy 简化链表头处理
• 双指针遍历两个链表，比较节点值，将较小节点接入新链表
• 当一个链表遍历完时，将另一链表剩余部分直接接入

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代码实现（Java版）

class Solution {public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {int n = lists.length;if (n == 0) return null;if (n == 1) return lists[0];while (n > 1) {int newN = (n + 1) / 2;for (int i = 0; i < n / 2; i++) {lists[i] = mergeTwoLists(lists[2 * i], lists[2 * i + 1]);}if (n % 2 == 1) {lists[newN - 1] = lists[n - 1];}n = newN;}return lists[0];}private ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {ListNode dummy = new ListNode();ListNode cur = dummy;while (l1 != null && l2 != null) {if (l1.val <= l2.val) {cur.next = l1;l1 = l1.next;} else {cur.next = l2;l2 = l2.next;}cur = cur.next;}cur.next = (l1 != null) ? l1 : l2;return dummy.next;}
}

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代码说明

1. 主方法 mergeKLists：

• 边界处理：直接处理空数组或单链表情况
• 分治合并：
  • n 表示当前待合并的链表数量
  • newN = (n + 1) / 2 计算合并后链表数量
  • 循环合并相邻链表：lists[i] = mergeTwoLists(lists[2*i], lists[2*i+1])
  • 处理奇数链表：将最后一个链表移至 newN-1 位置
  • 更新 n = newN 进行下一轮合并
• 返回 lists[0]：最终合并结果

2. 辅助方法 mergeTwoLists：

• 哑节点：dummy 统一处理头节点
• 双指针遍历：
  • 比较 l1 和 l2 节点值，较小者接入新链表
  • 移动对应链表指针及新链表指针 cur
• 剩余链表处理：循环结束后将非空链表剩余部分直接接入

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