算法合集 | 双指针 | 18. 四数之和

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前言

本系列文章主要会总结一些常见的算法题目以及算法的易错点,难点,以及一些万用的公式,并且结合实际的 Leetcode 题目来进行加深理解以及实际应用,算法这种东西,属于是一到用时方恨少的类型,在平时总结一些常见的简单算法,经常磨练自己的算法思维,对于日常的开发还是能有不少的帮助的。

  • 今天还是来看一下双指针相关的知识以及题目

Leetcode 18. 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
ab、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]]

解题

题目跟上次的三数之和基本是一样样的,只不过需要在外围再多添加一层for循环,对于三数之和来说,要是不使用双指针,纯暴力三层for循环的时间复杂度为 O(n^3) ,使用就会降为 O(n^2) 。

那么对于四树之和来说也是一样的,就是将原本暴力O(n^4)的解法,降为O(n^3)的解法。

值得注意的是,题目的要求不再是固定的等于 0 ,而是有题目给出,那么在经过排序以后的剪纸操作也需要一些改变,用例子的数组来举个例子。

[1,0,-1,0,-2,2] 先经过排序变成 [-2,-1,0,0,1,2]

图片.png

用双重循环指定前两个指针 i 和 j ,然后定义 j+1 为 left,最后一位为 right,通过双指针向中间靠拢,不断地去求得当前的四数相加的和,比 target 大就移动右指针,小就移动左指针,直到找到四数相加等于target的情况。

具体的剪枝操作除了指针碰到前后相同的两个数可以进行跳过以外,还有就是刚确定下来 i j left right 的位置的时候,当结果为 nums[i] > target && (nums[i] >=0 || target >= 0) 的时候,可以进行剪枝。这是为了排除负数的情况,因为要是 target 为 负数,比方说 -10,nums[i] 也为负数 的话,比方说 -4 ,那么哪怕是 nums[i] > target ,因为是负数, -4 还是能够通过相加等于 -10 的,但是有其中一个大于 0 就不行了。

function fourSum(nums: number[], target: number): number[][] {
    nums.sort((a, b) => a - b);
    let length: number = nums.length;
    let resArr: number[][] = [];
    for (let i = 0; i < length; i++) {
        if (i > 0 && nums[i] === nums[i - 1]) {
            continue;
        }
        for (let j = i + 1; j < length; j++) {
            if ((j - i) > 1 && nums[j] === nums[j - 1]) {
                continue;
            }
            let left = j + 1;
            let right = length - 1;
            while (left < right) {
                let total: number = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                if (total === target) {
                    resArr.push([nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]]);
                    left++;
                    right--;
                    while (nums[left] === nums[left - 1]) left++;
                    while (nums[right] === nums[right + 1]) right--;
                } else if (total < target) {
                    left++;
                } else {
                    right--;
                }
            }
        }
    }
    return resArr;
};

图片.png