★正在更新力扣hot100系列，希望早日更完：https://programmercarl.com/hot100/
美团、字节、小米汽车，今年都有考察 合并两个排序好的链表，字节的面试官还特别强调了一下，是否可以用递归。
这道题目虽然简单，也小细节也很多。
21、 合并两个有序链表，力扣链接：https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/
题目描述
将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。
示例 1：
输入：list1 = [1,2,4], list2 = [1,3,4]
输出：[1,1,2,3,4,4]
示例 2：
输入：list1 = [], list2 = []
输出：[]
示例 3：
输入：list1 = [], list2 = [0]
输出：[0]
提示：
两个链表的节点数目范围是 [0, 50]-100 <= Node.val <= 100list1和list2均按非递减顺序排列
思路
两个链表本身已经有序，怎么利用这个条件呢？
只需要比较两个链表当前节点的值，谁更小，就把谁接到结果链表后面，然后让对应链表的指针向后移动一位。
例如 list1 当前是 2，list2 当前是 3，那么 2 一定是剩余节点中的最小值，可以放心地把节点 2 接入结果链表。
这里有两个问题需要想清楚。
第一个问题：结果链表的头结点怎么处理？
如果直接操作真正的头结点，每接入一个节点，都要判断结果链表是不是空。为了统一操作，我们定义一个**虚拟头结点 dummy**，再用 cur 指向结果链表的尾部：
dummy：固定不动，方便最后找到结果链表的头结点cur：始终指向已合并部分的最后一个节点list1、list2：分别指向两个链表中还没有处理的第一个节点
每轮循环只做三件事：
比较 list1->val和list2->val把较小的节点接到 cur->next移动被选中的链表指针，再移动 cur
第二个问题：如果一个链表先遍历完了怎么办？
另一个链表剩余部分本来就是有序的，并且其中所有节点都不小于已经合并的节点，所以不需要继续逐个比较，直接把剩余链表整体接到 cur->next 即可。
最后返回 dummy.next，因为 dummy 只是为了方便操作，并不属于真正的结果链表。
模拟过程
以 list1 = [1,2,4]、list2 = [1,3,4] 为例。
先创建虚拟头结点 dummy，令 cur = dummy。此时结果链表为空，list1 和 list2 分别指向两个链表的第一个节点。
比较两个链表的当前节点。相等时我们接入 list1 的节点 1，随后 list1 指向节点 2，cur 指向刚接入的节点 1。
下一轮比较 2 和 1，接入 list2 的节点 1。后续仍然按照相同规则，依次接入节点 2、3、4。
当 list1 已经指向空，而 list2 还剩一个节点 4 时，循环结束。直接执行 cur->next = list2，结果链表就是 [1,1,2,3,4,4]。
很多录友写这道题时，容易忘记最后接上剩余链表。想清楚循环条件是“两个链表都不为空”，自然就知道循环结束后至少有一个链表为空，还要处理另一个链表。
解题代码
迭代法
class Solution {
public:
ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) {
ListNode dummy(0); // 虚拟头结点，统一头结点的处理
ListNode* cur = &dummy;
while (list1 != nullptr && list2 != nullptr) {
if (list1->val <= list2->val) {
cur->next = list1;
list1 = list1->next;
} else {
cur->next = list2;
list2 = list2->next;
}
cur = cur->next;
}
// 一个链表为空后，直接接上另一个链表的剩余部分
cur->next = list1 != nullptr ? list1 : list2;
return dummy.next;
}
};
递归法
递归写法要先明确：当前应该返回哪个节点作为合并后链表的头结点？
如果 list1->val <= list2->val，那么当前头结点一定是 list1。接下来只需要把 list1->next 指向“list1->next 与 list2 合并后的结果”。另一种情况同理。
class Solution {
public:
ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) {
if (list1 == nullptr) return list2;
if (list2 == nullptr) return list1;
if (list1->val <= list2->val) {
list1->next = mergeTwoLists(list1->next, list2);
return list1;
}
list2->next = mergeTwoLists(list1, list2->next);
return list2;
}
};
复杂度分析
迭代法：时间复杂度 O(m + n)，空间复杂度 O(1)。
递归法：时间复杂度 O(m + n)，空间复杂度 O(m + n)，空间消耗来自递归调用栈。
其他语言
Python3
class Solution:
def mergeTwoLists(self, list1, list2):
dummy = ListNode(0)
cur = dummy
while list1 and list2:
if list1.val <= list2.val:
cur.next = list1
list1 = list1.next
else:
cur.next = list2
list2 = list2.next
cur = cur.next
cur.next = list1 if list1 else list2
return dummy.next
Java
class Solution {
public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
ListNode dummy = new ListNode(0);
ListNode cur = dummy;
while (list1 != null && list2 != null) {
if (list1.val <= list2.val) {
cur.next = list1;
list1 = list1.next;
} else {
cur.next = list2;
list2 = list2.next;
}
cur = cur.next;
}
cur.next = list1 != null ? list1 : list2;
return dummy.next;
}
}
Go
func mergeTwoLists(list1 *ListNode, list2 *ListNode) *ListNode {
dummy := &ListNode{}
cur := dummy
for list1 != nil && list2 != nil {
if list1.Val <= list2.Val {
cur.Next = list1
list1 = list1.Next
} else {
cur.Next = list2
list2 = list2.Next
}
cur = cur.Next
}
if list1 != nil {
cur.Next = list1
} else {
cur.Next = list2
}
return dummy.Next
}
JS
var mergeTwoLists = function(list1, list2) {
const dummy = new ListNode(0);
let cur = dummy;
while (list1 !== null && list2 !== null) {
if (list1.val <= list2.val) {
cur.next = list1;
list1 = list1.next;
} else {
cur.next = list2;
list2 = list2.next;
}
cur = cur.next;
}
cur.next = list1 !== null ? list1 : list2;
return dummy.next;
};
与代码随想录联系
这道题把代码随想录链表章节里的两个基本功放到了一起：虚拟头结点统一边界处理，指针移动完成链表拼接。
建议录友们把本题和203. 移除链表元素、206. 反转链表放在一起练习。前者帮助理解虚拟头结点，后者帮助熟悉保存节点和改变 next 指向。