インタビューの質問：新しいノードを作成せずに、並べ替えられた2つの単一リンクリストをマージします
これは、面接の筆記テスト中に尋ねられるプログラミングの質問です。 「すでにソートされている2つの一方向にリンクされたリストがあり、それらをマージして、新しい追加ノードを作成せずに新しいリストの先頭を返す必要があります。返されたリストもソートする必要があります」
メソッドのシグネチャは次のとおりです。Node MergeLists（Node list1、Node list2）;
Nodeクラスは次のとおりです。
class Node{
int data;
Node next;
}
私は多くのソリューションを試しましたが、余分なノードを作成することはできませんでした。助けてください。
付随するブログエントリは次のとおりです http://techieme.in/merging-two-sorted-singly-linked-list/
Node MergeLists(Node list1, Node list2) {
if (list1 == null) return list2;
if (list2 == null) return list1;
if (list1.data < list2.data) {
list1.next = MergeLists(list1.next, list2);
return list1;
} else {
list2.next = MergeLists(list2.next, list1);
return list2;
}
}
新しいノードの割り当てを避けるために、再帰は必要ありません：
Node MergeLists(Node list1, Node list2) {
if (list1 == null) return list2;
if (list2 == null) return list1;
Node head;
if (list1.data < list2.data) {
head = list1;
} else {
head = list2;
list2 = list1;
list1 = head;
}
while(list1.next != null) {
if (list1.next.data > list2.data) {
Node tmp = list1.next;
list1.next = list2;
list2 = tmp;
}
list1 = list1.next;
}
list1.next = list2;
return head;
}
Node MergeLists(Node node1, Node node2)
{
if(node1 == null)
return node2;
else (node2 == null)
return node1;
Node head;
if(node1.data < node2.data)
{
head = node1;
node1 = node1.next;
else
{
head = node2;
node2 = node2.next;
}
Node current = head;
while((node1 != null) ||( node2 != null))
{
if (node1 == null) {
current.next = node2;
return head;
}
else if (node2 == null) {
current.next = node1;
return head;
}
if (node1.data < node2.data)
{
current.next = node1;
current = current.next;
node1 = node1.next;
}
else
{
current.next = node2;
current = current.next;
node2 = node2.next;
}
}
current.next = NULL // needed to complete the tail of the merged list
return head;
}
2つのソートされたリンクリストAとBをマージする方法のアルゴリズムを次に示します。
while A not empty or B not empty:
if first element of A < first element of B:
remove first element from A
insert element into C
end if
else:
remove first element from B
insert element into C
end while
ここで、Cは出力リストになります。
見てください、再帰はありません！
struct llist * llist_merge(struct llist *one, struct llist *two, int (*cmp)(struct llist *l, struct llist *r) )
{
struct llist *result, **tail;
for (result=NULL, tail = &result; one && two; tail = &(*tail)->next ) {
if (cmp(one,two) <=0) { *tail = one; one=one->next; }
else { *tail = two; two=two->next; }
}
*tail = one ? one: two;
return result;
}
反復は以下のように実行できます。複雑さ= O（n）
public static LLNode mergeSortedListIteration(LLNode nodeA, LLNode nodeB) {
LLNode mergedNode ;
LLNode tempNode ;
if (nodeA == null) {
return nodeB;
}
if (nodeB == null) {
return nodeA;
}
if ( nodeA.getData() < nodeB.getData())
{
mergedNode = nodeA;
nodeA = nodeA.getNext();
}
else
{
mergedNode = nodeB;
nodeB = nodeB.getNext();
}
tempNode = mergedNode;
while (nodeA != null && nodeB != null)
{
if ( nodeA.getData() < nodeB.getData())
{
mergedNode.setNext(nodeA);
nodeA = nodeA.getNext();
}
else
{
mergedNode.setNext(nodeB);
nodeB = nodeB.getNext();
}
mergedNode = mergedNode.getNext();
}
if (nodeA != null)
{
mergedNode.setNext(nodeA);
}
if (nodeB != null)
{
mergedNode.setNext(nodeB);
}
return tempNode;
}
Node mergeList(Node h1, Node h2) {
if (h1 == null) return h2;
if (h2 == null) return h1;
Node head;
if (h1.data < h2.data) {
head = h1;
} else {
head = h2;
h2 = h1;
h1 = head;
}
while (h1.next != null && h2 != null) {
if (h1.next.data < h2.data) {
h1 = h1.next;
} else {
Node afterh2 = h2.next;
Node afterh1 = h1.next;
h1.next = h2;
h2.next = afterh1;
if (h2.next != null) {
h2 = afterh2;
}
}
}
return head;
}
以下に反復解法を示します。再帰的なソリューションはよりコンパクトになりますが、リストの長さがわからないため、再帰によってスタックオーバーフローのリスクが発生します。
基本的な考え方は、マージソートのマージ手順に似ています。各入力リストに対応するポインターを保持します。各反復で、小さい要素に対応するポインターを進めます。ただし、ほとんどの人がつまずくという重大な違いが1つあります。マージソートでは、結果配列を使用するため、挿入する次の位置は常に結果配列のインデックスです。リンクリストの場合、ソートされたリストの最後の要素へのポインタを保持する必要があります。ポインターは、現在の反復でより小さい要素を持つ入力リストに応じて、ある入力リストから別の入力リストにジャンプする場合があります。
そのため、次のコードは一目瞭然です。
public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
if (l1 == null) {
return l2;
}
if (l2 == null) {
return l1;
}
ListNode first = l1;
ListNode second = l2;
ListNode head = null;
ListNode last = null;
while (first != null && second != null) {
if (first.val < second.val) {
if (last != null) {
last.next = first;
}
last = first;
first = first.next;
} else {
if (last != null) {
last.next = second;
}
last = second;
second = second.next;
}
if (head == null) {
head = last;
}
}
if (first == null) {
last.next = second;
}
if (second == null) {
last.next = first;
}
return head;
}
シンプルな反復ソリューション。
Node* MergeLists(Node* A, Node* B)
{
//handling the corner cases
//if both lists are empty
if(!A && !B)
{
cout << "List is empty" << endl;
return 0;
}
//either of list is empty
else if(!A) return B;
else if(!B) return A;
else
{
Node* head = NULL;//this will be the head of the newList
Node* previous = NULL;//this will act as the
/* In this algorithm we will keep the
previous pointer that will point to the last node of the output list.
And, as given we have A & B as pointer to the given lists.
The algorithm will keep on going untill either one of the list become empty.
Inside of the while loop, it will divide the algorithm in two parts:
- First, if the head of the output list is not obtained yet
- Second, if head is already there then we will just compare the values and keep appending to the 'previous' pointer.
When one of the list become empty we will append the other 'left over' list to the output list.
*/
while(A && B)
{
if(!head)
{
if(A->data <= B->data)
{
head = A;//setting head of the output list to A
previous = A; //initializing previous
A = A->next;
}
else
{
head = B;//setting head of the output list to B
previous = B;//initializing previous
B = B->next;
}
}
else//when head is already set
{
if(A->data <= B->data)
{
if(previous->next != A)
previous->next = A;
A = A->next;//Moved A forward but keeping B at the same position
}
else
{
if(previous->next != B)
previous->next = B;
B = B->next; //Moved B forward but keeping A at the same position
}
previous = previous->next;//Moving the Output list pointer forward
}
}
//at the end either one of the list would finish
//and we have to append the other list to the output list
if(!A)
previous->next = B;
if(!B)
previous->next = A;
return head; //returning the head of the output list
}
}
私はソリューションをどのように考えたか共有したいと思います...再帰を含むソリューションを見ました共有できて本当に感謝しています。
再帰は大きなライトでは機能せず、スタック呼び出しがオーバーフローすることを付け加えます。だから私は反復的なアプローチを試してみることにしました...これは私が得るものです。
コードはかなり自明です。これを保証するためにいくつかのインラインコメントを追加しました。
わからない場合はお知らせください。読みやすさを改善します（おそらく、自分のコードを誤解させるような解釈をしているのでしょう）。
import Java.util.Random;
public class Solution {
public static class Node<T extends Comparable<? super T>> implements Comparable<Node<T>> {
T data;
Node next;
@Override
public int compareTo(Node<T> otherNode) {
return data.compareTo(otherNode.data);
}
@Override
public String toString() {
return ((data != null) ? data.toString() + ((next != null) ? "," + next.toString() : "") : "null");
}
}
public static Node merge(Node firstLeft, Node firstRight) {
combine(firstLeft, firstRight);
return Comparision.perform(firstLeft, firstRight).min;
}
private static void combine(Node leftNode, Node rightNode) {
while (leftNode != null && rightNode != null) {
// get comparision data about "current pair of nodes being analized".
Comparision comparision = Comparision.perform(leftNode, rightNode);
// stores references to the next nodes
Node nextLeft = leftNode.next;
Node nextRight = rightNode.next;
// set the "next node" of the "minor node" between the "current pair of nodes being analized"...
// ...to be equals the minor node between the "major node" and "the next one of the minor node" of the former comparision.
comparision.min.next = Comparision.perform(comparision.max, comparision.min.next).min;
if (comparision.min == leftNode) {
leftNode = nextLeft;
} else {
rightNode = nextRight;
}
}
}
/** Stores references to two nodes viewed as one minimum and one maximum. The static factory method populates properly the instance being build */
private static class Comparision {
private final Node min;
private final Node max;
private Comparision(Node min, Node max) {
this.min = min;
this.max = max;
}
private static Comparision perform(Node a, Node b) {
Node min, max;
if (a != null && b != null) {
int comparision = a.compareTo(b);
if (comparision <= 0) {
min = a;
max = b;
} else {
min = b;
max = a;
}
} else {
max = null;
min = (a != null) ? a : b;
}
return new Comparision(min, max);
}
}
// Test example....
public static void main(String args[]) {
Node firstLeft = buildList(20);
Node firstRight = buildList(40);
Node firstBoth = merge(firstLeft, firstRight);
System.out.println(firstBoth);
}
// someone need to write something like this i guess...
public static Node buildList(int size) {
Random r = new Random();
Node<Integer> first = new Node<>();
first.data = 0;
first.next = null;
Node<Integer> current = first;
Integer last = first.data;
for (int i = 1; i < size; i++) {
Node<Integer> node = new Node<>();
node.data = last + r.nextInt(5);
last = node.data;
node.next = null;
current.next = node;
current = node;
}
return first;
}
}
これは、追加のノードを作成せずに、別のNode参照をパラメーター（Node temp）に渡すだけで実行できます。
private static Node mergeTwoLists(Node nodeList1, Node nodeList2, Node temp) {
if(nodeList1 == null) return nodeList2;
if(nodeList2 == null) return nodeList1;
if(nodeList1.data <= nodeList2.data){
temp = nodeList1;
temp.next = mergeTwoLists(nodeList1.next, nodeList2, temp);
}
else{
temp = nodeList2;
temp.next = mergeTwoLists(nodeList1, nodeList2.next, temp);
}
return temp;
}
多くの「if」条件を保存するために、最初にダミーノードを1つだけ作成しました。
public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
ListNode list1Cursor = l1;
ListNode list2Cursor = l2;
ListNode currentNode = new ListNode(-1); // Dummy node
ListNode head = currentNode;
while (list1Cursor != null && list2Cursor != null)
{
if (list1Cursor.val < list2Cursor.val) {
currentNode.next = list1Cursor;
list1Cursor = list1Cursor.next;
currentNode = currentNode.next;
} else {
currentNode.next = list2Cursor;
list2Cursor = list2Cursor.next;
currentNode = currentNode.next;
}
}
// Complete the rest
while (list1Cursor != null) {
currentNode.next = list1Cursor;
currentNode = currentNode.next;
list1Cursor = list1Cursor.next;
}
while (list2Cursor != null) {
currentNode.next = list2Cursor;
currentNode = currentNode.next;
list2Cursor = list2Cursor.next;
}
return head.next;
}
ここに、Java.utilで実装されたリンクリストを使用した完全な作業例を示します。 main（）メソッド内に以下のコードをコピーして貼り付けるだけです。
LinkedList<Integer> dList1 = new LinkedList<Integer>();
LinkedList<Integer> dList2 = new LinkedList<Integer>();
LinkedList<Integer> dListMerged = new LinkedList<Integer>();
dList1.addLast(1);
dList1.addLast(8);
dList1.addLast(12);
dList1.addLast(15);
dList1.addLast(85);
dList2.addLast(2);
dList2.addLast(3);
dList2.addLast(12);
dList2.addLast(24);
dList2.addLast(85);
dList2.addLast(185);
int i = 0;
int y = 0;
int dList1Size = dList1.size();
int dList2Size = dList2.size();
int list1Item = dList1.get(i);
int list2Item = dList2.get(y);
while (i < dList1Size || y < dList2Size) {
if (i < dList1Size) {
if (list1Item <= list2Item || y >= dList2Size) {
dListMerged.addLast(list1Item);
i++;
if (i < dList1Size) {
list1Item = dList1.get(i);
}
}
}
if (y < dList2Size) {
if (list2Item <= list1Item || i >= dList1Size) {
dListMerged.addLast(list2Item);
y++;
if (y < dList2Size) {
list2Item = dList2.get(y);
}
}
}
}
for(int x:dListMerged)
{
System.out.println(x);
}
Node * merge_sort(Node *a, Node *b){
Node *result = NULL;
if(a == NULL)
return b;
else if(b == NULL)
return a;
/* For the first node, we would set the result to either a or b */
if(a->data <= b->data){
result = a;
/* Result's next will point to smaller one in lists
starting at a->next and b */
result->next = merge_sort(a->next,b);
}
else {
result = b;
/*Result's next will point to smaller one in lists
starting at a and b->next */
result->next = merge_sort(a,b->next);
}
return result;
}
http://www.algorithmsandme.com/2013/10/linked-list-merge-two-sorted-linked.html のブログ投稿を参照してください
質問に対する私の見解は以下のとおりです。
擬似コード：
Compare the two heads A and B.
If A <= B, then add A and move the head of A to the next node.
Similarly, if B < A, then add B and move the head of B to the next node B.
If both A and B are NULL then stop and return.
If either of them is NULL, then traverse the non null head till it becomes NULL.
コード：
public Node mergeLists(Node headA, Node headB) {
Node merge = null;
// If we have reached the end, then stop.
while (headA != null || headB != null) {
// if B is null then keep appending A, else check if value of A is lesser or equal than B
if (headB == null || (headA != null && headA.data <= headB.data)) {
// Add the new node, handle addition separately in a new method.
merge = add(merge, headA.data);
// Since A is <= B, Move head of A to next node
headA = headA.next;
// if A is null then keep appending B, else check if value of B is lesser than A
} else if (headA == null || (headB != null && headB.data < headA.data)) {
// Add the new node, handle addition separately in a new method.
merge = add(merge, headB.data);
// Since B is < A, Move head of B to next node
headB = headB.next;
}
}
return merge;
}
public Node add(Node head, int data) {
Node end = new Node(data);
if (head == null) {
return end;
}
Node curr = head;
while (curr.next != null) {
curr = curr.next;
}
curr.next = end;
return head;
}
public static Node merge(Node h1, Node h2) {
Node h3 = new Node(0);
Node current = h3;
boolean isH1Left = false;
boolean isH2Left = false;
while (h1 != null || h2 != null) {
if (h1.data <= h2.data) {
current.next = h1;
h1 = h1.next;
} else {
current.next = h2;
h2 = h2.next;
}
current = current.next;
if (h2 == null && h1 != null) {
isH1Left = true;
break;
}
if (h1 == null && h2 != null) {
isH2Left = true;
break;
}
}
if (isH1Left) {
while (h1 != null) {
current.next = h1;
current = current.next;
h1 = h1.next;
}
}
if (isH2Left) {
while (h2 != null) {
current.next = h2;
current = current.next;
h2 = h2.next;
}
}
h3 = h3.next;
return h3;
}
// Common code for insert at the end
private void insertEnd(int data) {
Node newNode = new Node(data);
if (head == null) {
newNode.next = head;
head = tail = newNode;
return;
}
Node tempNode = tail;
tempNode.next = newNode;
tail = newNode;
}
private void mergerTwoSortedListInAscOrder(Node tempNode1, Node tempNode2) {
if (tempNode1 == null && tempNode2 == null)
return;
if (tempNode1 == null) {
head3 = tempNode2;
return;
}
if (tempNode2 == null) {
head3 = tempNode1;
return;
}
while (tempNode1 != null && tempNode2 != null) {
if (tempNode1.mData < tempNode2.mData) {
insertEndForHead3(tempNode1.mData);
tempNode1 = tempNode1.next;
} else if (tempNode1.mData > tempNode2.mData) {
insertEndForHead3(tempNode2.mData);
tempNode2 = tempNode2.next;
} else {
insertEndForHead3(tempNode1.mData);
insertEndForHead3(tempNode2.mData);
tempNode1 = tempNode1.next;
tempNode2 = tempNode2.next;
}
}
if (tempNode1 != null) {
while (tempNode1 != null) {
insertEndForHead3(tempNode1.mData);
tempNode1 = tempNode1.next;
}
}
if (tempNode2 != null) {
while (tempNode2 != null) {
insertEndForHead3(tempNode2.mData);
tempNode2 = tempNode2.next;
}
}
}
：）GlbMP
再帰的方法（ステファン回答のバリアント）
MergeList(Node nodeA, Node nodeB ){
if(nodeA==null){return nodeB};
if(nodeB==null){return nodeA};
if(nodeB.data<nodeA.data){
Node returnNode = MergeNode(nodeA,nodeB.next);
nodeB.next = returnNode;
retturn nodeB;
}else{
Node returnNode = MergeNode(nodeA.next,nodeB);
nodeA.next=returnNode;
return nodeA;
}
これを視覚化するには、以下のリンクリストを検討してください
2>4リストA 1>3リストB
Stefanとほぼ同じ回答（非再帰的）ですが、コメント/意味のある変数名が少しあります。誰かが興味を持っている場合はコメントの二重リンクリストもカバーします
例を考えてみましょう
5->10->15>21 // List1
2->3->6->20 //List2
Node MergeLists(List list1, List list2) {
if (list1 == null) return list2;
if (list2 == null) return list1;
if(list1.head.data>list2.head.data){
listB =list2; // loop over this list as its head is smaller
listA =list1;
} else {
listA =list2; // loop over this list
listB =list1;
}
listB.currentNode=listB.head;
listA.currentNode=listA.head;
while(listB.currentNode!=null){
if(listB.currentNode.data<listA.currentNode.data){
Node insertFromNode = listB.currentNode.prev;
Node startingNode = listA.currentNode;
Node temp = inserFromNode.next;
inserFromNode.next = startingNode;
startingNode.next=temp;
startingNode.next.prev= startingNode; // for doubly linked list
startingNode.prev=inserFromNode; // for doubly linked list
listB.currentNode= listB.currentNode.next;
listA.currentNode= listA.currentNode.next;
}
else
{
listB.currentNode= listB.currentNode.next;
}
}
Node MergeLists(Node list1, Node list2) {
//if list is null return other list
if(list1 == null)
{
return list2;
}
else if(list2 == null)
{
return list1;
}
else
{
Node head;
//Take head pointer to the node which has smaller first data node
if(list1.data < list2.data)
{
head = list1;
list1 = list1.next;
}
else
{
head = list2;
list2 = list2.next;
}
Node current = head;
//loop till both list are not pointing to null
while(list1 != null || list2 != null)
{
//if list1 is null, point rest of list2 by current pointer
if(list1 == null){
current.next = list2;
return head;
}
//if list2 is null, point rest of list1 by current pointer
else if(list2 == null){
current.next = list1;
return head;
}
//compare if list1 node data is smaller than list2 node data, list1 node will be
//pointed by current pointer
else if(list1.data < list2.data)
{
current.next = list1;
current = current.next;
list1 = list1.next;
}
else
{
current.next = list2;
current = current.next;
list2 = list2.next;
}
}
return head;
}
}
LLNode *mergeSorted(LLNode *h1, LLNode *h2)
{
LLNode *h3=NULL;
LLNode *h3l;
if(h1==NULL && h2==NULL)
return NULL;
if(h1==NULL)
return h2;
if(h2==NULL)
return h1;
if(h1->data<h2->data)
{
h3=h1;
h1=h1->next;
}
else
{
h3=h2;
h2=h2->next;
}
LLNode *oh=h3;
while(h1!=NULL && h2!=NULL)
{
if(h1->data<h2->data)
{
h3->next=h1;
h3=h3->next;
h1=h1->next;
}
else
{
h3->next=h2;
h3=h3->next;
h2=h2->next;
}
}
if(h1==NULL)
h3->next=h2;
if(h2==NULL)
h3->next=h1;
return oh;
}
まず、"新しい追加ノードを作成せずに"の平均を理解します。理解しているように、既存のノードを指すポインターを持てないということではありません。
再帰を使用して同じことを達成したとしても、既存のノードへのポインターを話すことなくそれを達成することはできません。システムは呼び出しスタックとしてポインターを作成します。コードで回避したポインターを追加するようにシステムに指示するのと同じです。
同じことを達成するための単純な関数追加のポインターを使用して：
typedef struct _LLNode{
int value;
struct _LLNode* next;
}LLNode;
LLNode* CombineSortedLists(LLNode* a,LLNode* b){
if(NULL == a){
return b;
}
if(NULL == b){
return a;
}
LLNode* root = NULL;
if(a->value < b->value){
root = a;
a = a->next;
}
else{
root = b;
b = b->next;
}
LLNode* curr = root;
while(1){
if(a->value < b->value){
curr->next = a;
curr = a;
a=a->next;
if(NULL == a){
curr->next = b;
break;
}
}
else{
curr->next = b;
curr = b;
b=b->next;
if(NULL == b){
curr->next = a;
break;
}
}
}
return root;
}
/* Simple/Elegant Iterative approach in Java*/
private static LinkedList mergeLists(LinkedList list1, LinkedList list2) {
Node head1 = list1.start;
Node head2 = list2.start;
if (list1.size == 0)
return list2;
if (list2.size == 0)
return list1;
LinkedList mergeList = new LinkedList();
while (head1 != null && head2 != null) {
if (head1.getData() < head2.getData()) {
int data = head1.getData();
mergeList.insert(data);
head1 = head1.getNext();
} else {
int data = head2.getData();
mergeList.insert(data);
head2 = head2.getNext();
}
}
while (head1 != null) {
int data = head1.getData();
mergeList.insert(data);
head1 = head1.getNext();
}
while (head2 != null) {
int data = head2.getData();
mergeList.insert(data);
head2 = head2.getNext();
}
return mergeList;
}
/* Build-In singly LinkedList class in Java*/
class LinkedList {
Node start;
int size = 0;
void insert(int data) {
if (start == null)
start = new Node(data);
else {
Node temp = start;
while (temp.getNext() != null) {
temp = temp.getNext();
}
temp.setNext(new Node(data));
}
size++;
}
@Override
public String toString() {
String str = "";
Node temp=start;
while (temp != null) {
str += temp.getData() + "-->";
temp = temp.getNext();
}
return str;
}
}