K个排序链表的合并（Hard）

问题来源：选自leetCode 23:合并K个排序链表

问题描述：　

题目给定信息：

不确定需要合并的链表的数目，但依然要求我们把给定的这些有序链表合并成一个链表，并且保证合并的链表依然是有序的。

问题分析：

　　我们可以使用暴力合并的方法，就是不管有多少个链表，先让第一个链表和第二个链表进行合并，合并之后的结果在和第三个链表进行合并，依次进行下去直到把全部的链表全部合并成一个链表，这种方法是最简单最易想到的方法，但是时间复杂度太高了；还有一种方法是把所有链表中的节点值保存到一个数组中，然后对这个数组进行从小到大的排序，排序完成后再通过循环为每个节点值new成一个节点对象，最后再把节点节点串联起来，这样做相比暴力求解时间复杂度要低一些，但是依然不是最优的求解方法；最优的求解方法就是使用分治思想。

函数实现：

方法一（使用数组排序的方法求解多个有序链表的合并问题）：

 LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
         // 循环遍历lists数组，把该数组中每一个链表中的每一个元素全部都存入list集合中
         for (int i = 0; i < lists.length; i++) {
             ListNode temp_Head = lists[i];
             while (temp_Head != null) {
                 list.add(temp_Head.val);
                 temp_Head = temp_Head.next;
             }
         }
         //判断lists是否为空，如果为空则返回null，不在这里进行验证的话，Leetcode的边界检测不通过
         if(list.size()==0){
             return null;
         }
         //将list转换为数组方便使用Arrays.sort()函数进行排序
         Integer[] array_val = list.toArray(new Integer[0]);
         Arrays.sort(array_val);
         ListNode[] array = new ListNode[array_val.length];
         //将排序后的数组全部在生成对应的ListNode对象。此时的对象就已经是有序的
         for (int i = 0; i < array_val.length; i++) {
             array[i] = new ListNode(array_val[i]);
         }
         // 把ListNode[] array数组连接成一个链表
         for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
             array[i].next = array[i + 1];
         }
         return array[0];
     }

方法二（分治思想）：

 public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
         if (lists.length == 0) {
             return null;
         }
         if (lists.length == 1) {
             return lists[0];
         }
         if (lists.length == 2) {
             return mergeTwoLists(lists[0], lists[1]);
         }
         int mid = lists.length / 2;
         ListNode[] lists_sub1 = new ListNode[mid];
         ListNode[] lists_sub2 = new ListNode[lists.length - mid + 1];
         for(int i=0;i<mid;i++){
             lists_sub1[i]=lists[i];
         }
         for(int i=mid;i<lists.length;i++){
             lists_sub2[i]=lists[i];
         }
         ListNode l1=mergeKLists(lists_sub1);
         ListNode l2=mergeKLists(lists_sub2);
         return mergeTwoLists(l1,l2);
     }

     public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
         ListNode newHead = new ListNode(0);
         ListNode temp_newHead = newHead;
         while (l1 != null && l2 != null) {
             if (l1.val < l2.val) {
                 temp_newHead.next = l1;
                 l1 = l1.next;
             } else {
                 temp_newHead.next = l2;
                 l2 = l2.next;
             }
             temp_newHead = temp_newHead.next;
         }
         if (l1 != null) {
             temp_newHead.next = l1;
         }
         if (l2 != null) {
             temp_newHead.next = l2;
         }
         return newHead.next;
     }

运行结果：

方法一的运行结果：

方法二的运行结果：