三数之和&&最接近的三数之和&&四数之和(排序+头尾双指针)


三数之和

三数之和:
给你一个包含 n 个整数的数组 nums,判断 nums 中是否存在三个元素 a,b,c ,使得 a + b + c = 0 ?请你找出所有和为 0 且不重复的三元组。
注意:答案中不可以包含重复的三元组。
示例 1:
输入:nums = [-1,0,1,2,-1,-4]
输出:[[-1,-1,2],[-1,0,1]]

示例 2:
输入:nums = []
输出:[]

示例 3:
输入:nums = [0]
输出:[]

解法

1. 方法1.暴力求解,对于三个数字,循环3次,分别计算和,时间复杂度O(n^3)
2. 方法2.c=-(a+b): 确定了a和b,那就可以想两数之和一样,在map中寻找-(a+b),减少一层循环,时间复杂度O(n^2),空间复杂度O(n)
3. 方法3.排序然后查找

思路:先排序数组,数组长度必须大于3,循环数组,假如当前循环到了i索引,则定义两个指针L = i+1,和R = nums.length-1,如果和sum=nums[i] + nums[L] + nums[R]小于0,则向右移动左指针,如果sum大于0,则左移右指针,如果sum等于0,则正好找到了这3个数,然后在尝试L++,R–,继续寻找中间是否有三个数之和等于0,注意在循环的过程中遇见相同的三个数需要去重。

注:

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// 去重(当前数字等于前一个数字则跳出循环)
// if (i === 0 || nums[i] !== nums[i - 1])
// 如果不加这个判断则输出为:有重复的数组
// Finished
// Your Input
// [-1,0,1,2,-1,-4]
// Output (64 ms)
// [[-1,-1,2],[-1,0,1],[-1,0,1]]
// Expected Answer
// [[-1,-1,2],[-1,0,1]]
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var threeSum = function (nums) {
const result = [];
// 对数组进行升序排序
nums.sort(function (a, b) {
return a - b;
})
for (let i = 0; i < nums.length - 2; i++) {
// 去重(当前数字等于前一个数字则跳出循环)
if (i === 0 || nums[i] !== nums[i - 1]) {
let start = i + 1; end = nums.length - 1;
while (start < end) {
if (nums[i] + nums[start] + nums[end] === 0) {
// push到数组中
result.push([nums[i], nums[start], nums[end]]);
start++;
end--;
// 去重
while (start < end && nums[start] === nums[start - 1]) {
start++;
}
while (start < end && nums[end] === nums[end + 1]) {
end++;
}
} else if (nums[i] + nums[start] + nums[end] < 0) {
start++
} else {
end--;
}
}
}
}
return result;
};

复杂度分析:时间复杂度O(n^2),n为数组的长度。空间复杂度O(logn),即排序所需要的空间

最接近的三数之和

给你一个长度为 n 的整数数组 nums 和 一个目标值 target。请你从 nums 中选出三个整数,使它们的和与 target 最接近。
返回这三个数的和。
假定每组输入只存在恰好一个解。
示例 1:
输入:nums = [-1,2,1,-4], target = 1
输出:2
解释:与 target 最接近的和是 2 (-1 + 2 + 1 = 2) 。

示例 2:
输入:nums = [0,0,0], target = 1
输出:0

解法:固定一个数,再双指针(与三数之和解法相似)

思路

  1. 先将数组从小到大排序,便于微调 sum 的大小。
  2. 从左到右遍历,先固定一个数,剩下的部分,用头尾双指针扫描
  3. 如果 sum 大于目标值,就右指针左移,使 sum 变小,否则左指针右移,sum 变大。
  4. 再看 abs(sum - target) 是否比之前更小了,如果是,将当前 sum 更新给 res
    遍历结束,就有了最接近目标值的 sum
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var threeSumClosest = function(nums, target) {
nums.sort((a,b)=>a-b)
let res =nums[0]+nums[1]+nums[nums.length-1];
for(let i=0;i<nums.length-2;i++){
const n1=nums[i];
let l=i+1;
let r =nums.length-1;
while(l<r){
const n2 = nums[l]
const n3 = nums[r]
const sum = n1+n2+n3;
if(sum >target){
r--
}else{
l++
}
if(Math.abs(sum-target)<Math.abs(res-target)){
res=sum;
}
}
}
return res;
};

Math.abs(x) 函数返回指定数字 “x“ 的绝对值。传入一个非数字形式的字符串或者 undefined/empty 变量,将返回 NaN。传入 null 将返回 0。

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Math.abs('-1');     // 1
Math.abs(-2); // 2
Math.abs(null); // 0
Math.abs("string"); // NaN
Math.abs(); // NaN

复杂度分析:时间复杂度O(n^2),n为数组的长度。空间复杂度O(logn),即排序所需要的空间

四数之和

给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ,和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] (若两个四元组元素一一对应,则认为两个四元组重复):

0 <= a, b, c, d < n
a、b、c 和 d 互不相同
nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target
你可以按 任意顺序 返回答案 。
示例 1:
输入:nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
输出:[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]

示例 2:
输入:nums = [2,2,2,2,2], target = 8
输出:[[2,2,2,2]]

解法

思路同三数之和,注意是双重循环,注意如何去重

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var fourSum = function(nums, target) {
nums.sort((a,b)=>a-b);
const res=[];
// 双层循环,外层循环一次,里面循环执行全部
for(let i=0;i<nums.length-3;i++){
for(let j=i+1;j<nums.length-2;j++){
let low =j+1;
let height=nums.length-1;
while(low<height){
const sum=nums[i]+nums[j]+nums[low]+nums[height];
if(sum===target){
res.push([nums[i],nums[j],nums[low],nums[height]])
while(nums[low]===nums[low+1] ) low++;
while(nums[height]===nums[height-1]) height--;
low++;
height--;
}else if(sum<target){
low++
}else{
height--;
}
}
while(nums[j] ===nums[j+1] ) j++;
}
while(nums[i]===nums[i+1]) i++;
}
return res;
};
参考文章

LeetCode-Solution–三数之和