合并数组的K个最小元素，直到只有一个元素

将多个有序数组合并成一个有序数组通常使用归并排序的思想。类似地，我们可以从K个有序数组中选择K个最小元素进行合并，直到只有一个元素为止。

算法思路

1. 初始化一个大小为K的小根堆，并将K个有序数组的第一个元素加入堆中；
2. 从堆中取出堆顶元素（即最小元素），将其加入合并后的数组中；
3. 将堆顶元素所在的数组的下一个元素加入堆中；
4. 重复步骤2-3，直到堆为空，此时合并后的数组即为结果。

代码实现

import heapq

def merge_k_lists(lists):
    if not lists:
        return []

    k = len(lists)
    heap = [(l[0], i, 0) for i, l in enumerate(lists) if l]
    heapq.heapify(heap)
    merged = []
    while heap:
        val, list_idx, element_idx = heapq.heappop(heap)
        merged.append(val)
        if element_idx + 1 < len(lists[list_idx]):
            heapq.heappush(heap, (lists[list_idx][element_idx + 1], list_idx, element_idx + 1))
    return merged

该算法的时间复杂度为O(NlogK)，其中N为数组的总元素个数，K为数组个数。