15_三数之和(算法思路,优化和复杂度分析)

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题目描述

给你一个整数数组 nums ,判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != ji != kj != k ,同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请你返回所有和为 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]]
解释:
nums[0] + nums[1] + nums[2] = (-1) + 0 + 1 = 0 。
nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0 。
nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0 。
不同的三元组是 [-1,0,1][-1,-1,2] 。
注意,输出的顺序和三元组的顺序并不重要。

示例 2:

输入:nums = [0,1,1]
输出:[]
解释:唯一可能的三元组和不为 0 。

示例 3:

输入:nums = [0,0,0]
输出:[[0,0,0]]
解释:唯一可能的三元组和为 0

思路

如果数组是有序的,我们对排序后的数组从前往后进行遍历,对于当前遍历的值,分三种情况

  • 如果当前值小于等于0,那么遍历数组后面的数,双指针记录数组后的一位数和数组末尾的数,计算他们的累加和
    • 如果累加和等于0,添加进结果
    • 如果小于0,更新左指针往后(升序排序后的数组越往后值越大)
    • 如果大于0,更新右指针向前(同理,越往前越小)
  • 如果当前值大于0,那么一定不存在累加和为0的数

优化

  • 如果当前遍历的值与其前一个值相同,直接跳过
  • 在更新左右指针的时候也可以对重复的数字去重

注意点

if(i > 0 && n === copyNums[i - 1]) continue

对于数组[-2,-2,0,4]

如果我们的判断条件是if(i < len - 1 && n === copyNums[i + 1]) continue

那么我们在遍历的时候就会直接跳到第二个2,就遗漏了

复杂度分析

时间复杂度

  • 排序部分
    • nums.sort((a, b) => a - b) 的时间复杂度为 O(N log N),其中 N 是数组 nums 的长度。
  • 双指针遍历部分
    • 外层 for 循环遍历数组,时间复杂度为 O(N)
    • 内层 while 循环使用双指针 l和 r,每次移动至少一个指针,总体来说每个元素最多被访问一次,因此内层循环的时间复杂度为 O(N)
    • 综合外层和内层,双指针部分的时间复杂度为 O(N²)
  • 总时间复杂度
    • O(N log N) + O(N²) = O(N²)

空间复杂度

  • 排序部分
    • JavaScript 的 sort 方法通常是原地排序,空间复杂度为 O(1)(取决于具体实现,某些情况下可能为 O(N))。
  • 结果存储
    • 数组 res 用于存储结果,最坏情况下可能包含 O(N²) 个三元组,因此空间复杂度为 O(N²)
  • 其他变量
    • 使用了常数个额外变量,如 n, l, r, sum等,空间复杂度为 O(1)
  • 总空间复杂度
    • O(N²),主要由结果存储 res决定。

code

/**
 * @param {number[]} nums
 * @return {number[][]}
 */
var threeSum = function (nums) {
    const res = [], len = nums.length
    const copyNums = nums.sort((a, b) => a - b)
    for (let i = 0; i < len - 1; i++) {
        n = copyNums[i]
        if (n > 0) break
        if(i > 0 && n === copyNums[i - 1]) continue
        let l = i + 1, r = len - 1
        while (l < r) {
            const sum = n + copyNums[l] + copyNums[r]
            if (sum === 0) {
                res.push([n, copyNums[l], copyNums[r]])
                while (l < len && copyNums[l] === copyNums[l + 1]) l++
                while(r > 0 && copyNums[r] === copyNums[r-1]) r--
                l++
                r--
            } else if (sum > 0){
                r--
            }else{
                l++
            }
        }
    }
    return res
};