面試 14：合併兩個排序鏈表

終於又回到了咱們的算法習題講解了。南塵發現最近文章閱讀量明顯比之前少了很多，就上門請教小夥伴緣由。他們都說做爲一名 Android 應用開發工程師，實在是在工做中沒有接觸到算法。作技術這個東西，學習了仍是得練，不練過幾天必定會忘掉。

不過想必你們讀南塵的文章也是深有所感，基本都是站在一個極其普通的程序員角度思考的，層次感也不會突如其來。因此，你們還望多多思考呀，算法這個東西是練出來的，不是看出來的。

不過呢，不喜歡算法系列推文的小夥伴也大可沒必要擔憂，在算法以後的板塊就是 Java 基礎啦。

有句話說的好，面試造航母，入職擰螺絲。實際上也是這樣，面試官極難經過簡單的面試瞭解到你這我的的能力，而手寫算法倒是最適合看出一我的寫代碼的習慣和程序思惟的，這也是大公司以及很多小公司慢慢轉向算法面試的一個緣由吧~

好了，話很少說，咱們直接來看今天的面試題。

面試題：輸入兩個遞增排序的單鏈表，data 域爲 int 型值。合併這兩個鏈表，並使新鏈表中的結點也是按照遞增排序的。例如鏈表 A：1->3->5，鏈表 B：2->4，那它們合併後就是 1->2->3->4->5

看到這樣的題，咱們必定要學會先在心中想好測試用例，再思考程序邏輯。寫完程序邏輯後，再把本身事先想好的測試用例測試經過後再交給面試官。事實上，面試官也是事先準備了測試用例的。

而對於測試用例，就必定要注意好以前南塵給你們講的邊界值。只有能經過邊界值、錯誤值的程序，才擁有足夠的健壯性。

咱們回到題幹，輸入的是兩個遞增排序的單鏈表，咱們須要合併它，獲得的新鏈表也是遞增排序的。在心中不難擁有這樣的思路。

1. 假設單鏈表 A：1->3，單鏈表 B：2->4->5；
2. 先比較 A、B 鏈表的頭結點，這裏 1 < 2，因此把 1 做爲新鏈表的頭結點；
3. 1 從 A 鏈表脫離，3 成爲了 A 鏈表的頭結點；
4. 再進行第二步的比較，3 > 2，把 B 鏈表的頭結點值 2 接到新鏈表上，獲得 1->2；
5. 一直執行相似 2~4 的步驟，直到 A 鏈表脫離完，新鏈表是 1->2->3 ，B 鏈表是 4->5，A 鏈表已經爲 null；
6. 此時直接把 B 鏈表所有接到新鏈表上，獲得最後結構 1->2->3->4->5；
7. 咱們不得不想到邊界值和錯誤值，假設輸入的 A 鏈表爲 null，則新鏈表直接爲 B。B 鏈表爲 null，新鏈表爲 A。 A、B 都爲 null，則新鏈表也爲 null。

咱們既然是重複的步驟，那咱們必定首先能想到遞歸的思路。咱們極容易獲得下面的代碼。

public class Test14 { public static class Node { int data; Node next; Node(int data) { this.data = data; } } private static Node merge(Node head1, Node head2) { // 若是鏈表 1 爲 null ,新鏈表直接爲 2 鏈表； if (head1 == null) return head2; // 若是鏈表 2 爲 null,則新鏈表直接爲 1 鏈表 if (head2 == null) return head1; Node head = null; // 假設鏈表 1 的頭結點值小於等於鏈表 2；則直接把鏈表 1 的頭結點賦值爲新鏈表，並遞歸新的 1 鏈表 if (head1.data <= head2.data) { head = head1; head.next = merge(head1.next, head2); } else { // 不然，對鏈表 2 執行一樣的操做，並把脫離的值賦值上去 head = head2; head.next = merge(head1, head2.next); } return head; } public static void main(String[] args) { Node head1 = new Node(1); head1.next = new Node(3); head1.next.next = new Node(5); head1.next.next.next = new Node((7)); Node head2 = new Node(2); head2.next = new Node(4); head2.next.next = new Node(6); head2.next.next.next = new Node(8); Node head = merge(head1, head2); while (head != null) { System.out.print(head.data + "->"); head = head.next; } System.out.print("null"); } } 

寫出了代碼後，天然不能忘了用事先想好的測試用例去測試一遍流程，這裏測試是沒有問題的。

事實上，這也是《劍指 Offer》的標準解法。遞歸解法有個好處，就是比較容易想到，但這應該是創建在建模能力比較強的基礎之上。但每每很多人會以爲遞歸特別繞，容易把人繞暈，並且在空間利用率上一直都表現很差，有的面試官就是不能接受遞歸的代碼，因此本題咱們更加推薦的是迭代的方式處理。

迭代處理

回到咱們前面的思路中，上面咱們用的方式是不斷「脫落」，而後把暴露出來的結點當作一個新的頭結點來處理，相信很多小夥伴不怎麼能接受這個思路。那咱們換個更好理解的方式，咱們就直接用咱們鏈表經常使用的指針移動的方式來處理，咱們看行不行。

因此咱們開始直接編寫。

private static Node merge(Node head1, Node head2) { if (head1 == null) return head2; if (head2 == null) return head1; // 上面的不用說，就是處理傳入值爲 null 的狀況 Node head = null; // 當兩個鏈表都不爲空就能夠比較大小來肯定接哪一個 while (head1 != null && head2 != null) { if (head1.data <= head2.data) { head = head1; head1 = head1.next; } else { head = head2; head2 = head2.next; } } // 若是第一個鏈表的元素未處理完畢，則把剩餘的鏈表接到最後一個鏈表後 if (head1 != null) head.next = head1; // 同理，若是第二個鏈表的元素未處理完畢，就把剩餘的鏈表接到新鏈表的尾結點 if (head2 != null) head.next = head2; return head; } 

一樣寫完後，拿出咱們的測試用例開始測試，首先確定是功能測試。

1. 假定咱們的鏈表 A 爲：1->3，鏈表 B 爲: 2->4->5;
2. 都不爲空進入 while 循環，由於 1 < 2，執行 head = head1，因此新鏈表爲：1->3->null；head1 = head1.next，指針後移；
3. 依然知足 whild 循環條件，由於 3 > 2，因此新鏈表爲，head = head2 ；等等，這裏出了問題，我根本沒接到前面放的 head1 的後面，因此這樣的賦值明顯是不對的。

功能測試就出了問題，咱們固然得思考如何修改，正常來講，咱們但願新鏈表的 1.next = 2，因此咱們確定不能直接用 head = head2 這樣的表達式來進行賦值。

咱們必定的有個相似 head.next = head2，而後用相似 head = head.next 這樣的方式向後遍歷纔是正確的。因此咱們修改一下代碼：

private static Node merge(Node head1, Node head2) { if (head1 == null) return head2; if (head2 == null) return head1; // 上面的不用說，就是處理傳入值爲 null 的狀況 // 爲了下面的 head.next，因此咱們首先確定得初始化一個 Node Node head = new Node(); // 當兩個鏈表都不爲空就能夠比較大小來肯定接哪一個 while (head1 != null && head2 != null) { if (head1.data <= head2.data) { head.next = head1; head1 = head1.next; } else { head.next = head2; head2 = head2.next; } head = head.next; } // 若是第一個鏈表的元素未處理完畢，則把剩餘的鏈表接到最後一個鏈表後 if (head1 != null) head.next = head1; // 同理，若是第二個鏈表的元素未處理完畢，就把剩餘的鏈表接到新鏈表的尾結點 if (head2 != null) head.next = head2; return head; } 

再次進行功能測試：

1. 假定 A：1->3，B：2->4->5，先初始化 head，最開始確定兩個都不爲空的，因此直接比較；
2. 由於 1 < 2 , 因此新鏈表爲 0->1->3->null，鏈表 A 指針後移；head = head.next，因此新的 head 值爲 1；
3. 繼續循環，由於 3 > 2，因此獲得新的 head.next = head2， 即有 1->2；
4. 以此類推，最終獲得 head 一直獲得的歷史爲 1，2，3。此時鏈表 A 已經遍歷完，鏈表 B 的指針指向 4；
5. 退出 while 循環，知足 head2 != null，接到 head 後面， head.next = head2，此時的 head2 裏面還剩下 4->5->null；
6. 返回 head。等等，這裏仍是有問題，咱們一直在讓新鏈表的指針後移，這樣返回出來的就是尾結點了。但咱們想要的答案必須是頭結點才能夠遍歷；

因此咱們必須在 while 循環前面放頭結點的值。須要注意的是，因爲咱們要用到 head.next，因此咱們最後真正的頭結點其實是 head.next。

完整代碼以下：

public class Test14 { public static class Node { int data; Node next; Node(int data) { this.data = data; } Node() { } } private static Node merge(Node head1, Node head2) { if (head1 == null) return head2; if (head2 == null) return head1; // 上面的不用說，就是處理傳入值爲 null 的狀況 // 爲了下面的 head.next，因此咱們首先確定得初始化一個 Node Node head = new Node(); Node temp = head; // 當兩個鏈表都不爲空就能夠比較大小來肯定接哪一個 while (head1 != null && head2 != null) { if (head1.data <= head2.data) { head.next = head1; head1 = head1.next; } else { head.next = head2; head2 = head2.next; } head = head.next; } // 若是第一個鏈表的元素未處理完畢，則把剩餘的鏈表接到最後一個鏈表後 if (head1 != null) head.next = head1; // 同理，若是第二個鏈表的元素未處理完畢，就把剩餘的鏈表接到新鏈表的尾結點 if (head2 != null) head.next = head2; return temp.next; } public static void main(String[] args) { Node head1 = new Node(1); head1.next = new Node(3); head1.next.next = new Node(5); head1.next.next.next = new Node((7)); Node head2 = new Node(2); head2.next = new Node(4); head2.next.next = new Node(6); head2.next.next.next = new Node(8); Node head = merge(head1, head2); while (head != null) { System.out.print(head.data + "->"); head = head.next; } System.out.print("null"); } } 

寫完後，仍是得過一遍測試用例。

1. 當傳入的 head1 或者 head2 爲 null 的時候，直接返回另一條鏈表，都爲 null ，就返回 null;
2. 當傳入 A：1->3，B：2->4->5，上面已經例證，符合條件；
3. 當傳入相等值：A：1->3->5，B：1->2->4，符合條件；
4. 當傳入兩個鏈表均只有一個結點的，A：1，B：2，符合條件。

基本仍是沒毛病，這時候咱們就能夠交上本身的答卷啦~

基本步驟很清晰：思考測試用例 => 思考程序邏輯 => 拿測試用例進去驗證 => 發現問題直接更改 => 測試用例驗證，注意邊界值 => 測試經過。

若是保持上面這樣的步驟，實在想不明白，在紙上畫畫思路，相信即便你沒有作到 100% 正確，你給面試官的感受也是足夠靠譜的。

好啦，今天的面試題就先到這裏，不知道你們有沒有被南塵繞暈呀，繞暈了沒事兒，多體驗幾回就行了。

仍是要提醒你們：千萬要本身去練習，看懂不思考，這樣的學習效率是極低的！

好啦，明天的習題咱們先放一下，別忘了先思考思考，並動手練練~

題目：輸入一個矩陣，按照從外向裏以順時針的順序依次打印每個數字。例如輸入：{{1，2，3},{4，5，6},{7，8，9}}則依次打印數字爲 一、二、三、六、九、八、七、四、5