leetcode-数之和 II - 输入有序数组

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题目描述

给你一个下标从 1 开始的整数数组 numbers ,该数组已按 非递减顺序排列  ,请你从数组中找出满足相加之和等于目标数 target 的两个数。如果设这两个数分别是 numbers[index1] 和 numbers[index2] ,则 1 <= index1 < index2 <= numbers.length 。

以长度为 2 的整数数组 [index1, index2] 的形式返回这两个整数的下标 index1 和 index2。

你可以假设每个输入 只对应唯一的答案 ,而且你 不可以 重复使用相同的元素。

你所设计的解决方案必须只使用常量级的额外空间。

  示例 1:
输入:numbers = [2,7,11,15], target = 9
输出:[1,2]
解释:2 与 7 之和等于目标数 9 。因此 index1 = 1, index2 = 2 。返回 [1, 2] 。

示例 2:
输入:numbers = [2,3,4], target = 6
输出:[1,3]
解释:2 与 4 之和等于目标数 6 。因此 index1 = 1, index2 = 3 。返回 [1, 3] 。

示例 3:
输入:numbers = [-1,0], target = -1
输出:[1,2]
解释:-1 与 0 之和等于目标数 -1 。因此 index1 = 1, index2 = 2 。返回 [1, 2] 。

思路

之前也做过一题“两数之和”,之前是使用哈希表来解的,这个是当时的题解《leetcode-两数之和》
本题的题目多了一个限制,“你所设计的解决方案必须只使用常量级的额外空间”,所以不能再使用hash表了,不然肯定超空间,这里使用双指针的方法:
定义2个指针,分别指向数组的头尾,计算和sum:

  • sum == target,那么这2个指针就是答案
  • sum < target,前指针+1,计算更大的数
  • sum > target,后指针-1,计算更小的数 这个方法操作起来非常简单,似乎能理解但是又好像缺点什么,怎么证明这样操作一定会遇到正确的值呢?
    我们可以这样证明,把这2个指针记为start和end,正确的解为(small, big),那么由于我们循环中的每一步都只移动start和end其中的一个指针,所以一定会有一个指针先到达。我们这里先假设,start指针先达到small(假设end指针先达到big其实也是一样的),由于start先到达,所以此时end > big,否则start指针先到达这个假设就不成立了。既然end > big,那么肯定有num[start]+num[end] > target。此时按照我们的方法,是end--,而由于end指针是一步一步走的,所以肯定会到达且不会跳过big。

另外,这题的一个注意点是,下标从1开始,所以我们求的指针下标后,还要再+1。

Java版本代码

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {
        int len = numbers.length;
        int start = 0, end = len - 1;
        while (start < end) {
            int sum = numbers[start] + numbers[end];
            if (sum == target) {
                break;
            } else if (sum < target) {
                start++;
            } else {
                end--;
            }
        }
        return new int[]{start+1, end+1};
    }
}