寻找和为定值的多个数
来源:互联网 发布:特朗普越南知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/18 13:25
15.3Sum
Given an array S of n integers, are there elements a, b, c in S such that a + b + c = 0? Find all unique triplets in the array which gives the sum of zero.
Note: The solution set must not contain duplicate triplets.
For example, given array S = [-1, 0, 1, 2, -1, -4],
A solution set is:
[
[-1, 0, 1],
[-1, -1, 2]
]
题解
首先来思考如何寻找和为定值target的两个数,我们通常用的方法有
1. Hash,对每个a[i],通过hash表快速判断出target-a[i]是否在数列中,时间复杂度O(n),空间复杂度O(n)
2. 二分查找,在数列有序的前提下,对每个a[i],通过二分查找判断target-a[i]是否在数列中,时间复杂度O(nlogn),空间复杂度O(1)
3. 双指针, 用两个指针i,j,各自指向数组的首尾两端,依次判断a[i]+a[j]与的大小,大于target则j–,小于target则i++,无序时间复杂度O(nlogn),有序时间复杂度O(n),空间复杂度O(1)。
通过寻找两个数的方法我们可以很轻松地写出寻找三个数的方法,但要注意两点
1. 数字不能重复使用,即三个数的index(i,j,k)各不相同,可以简单的通过k>j>i来保证。
2. 结果没有重复,如-1,-1,0,1,为了避免出现两个[-1,0,1],我们希望对三个数中单独每一个数,都进行去重,即只有第一个-1有成为第一个数的机会。(为了方便去重,对数组进行了排序)
先是hash的方法,时间复杂度O(n^2),空间复杂度O(n)
public class Solution { public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) { Arrays.sort(nums); HashMap<Integer, Integer>map = new HashMap<>(); int len = nums.length; for(int i = 0; i < len; i++){ //去除重复,只需保存最后出现的index map.put(nums[i], i); } List<List<Integer>> haha = new ArrayList<>(); int rest = 0; for(int i = 0; i < len - 2; i++){ //对第一个数去重 if(i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue; for(int j = i + 1; j < len - 1; j++){ //对第二个数去重 if(j > i + 1 && nums[j] == nums[j-1]) continue; rest = 0 - nums[i] - nums[j]; if(map.containsKey(rest)){ //存在k大于j,保证数字没有重复使用 if(j < map.get(rest)){ haha.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], rest)); } } } } return haha; }}
在多个数时,排序的复杂度可以忽略,使用双指针法更为简便,时间复杂度O(n^2), 空间复杂度O(1)
public class Solution { public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) { Arrays.sort(nums); List<List<Integer>> haha = new ArrayList<>(); for(int i = 0; i < nums.length - 2; i++){ //对第一个数去重 if(i != 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue; int low = i + 1, high = nums.length - 1, sum = 0 - nums[i]; while(low < high){ if(nums[low] + nums[high] > sum) high--; else if(nums[low] + nums[high] < sum) low++; else{ haha.add(Arrays.asList(nums[i], nums[low], nums[high])); //对第二、三个数去重 while(low < high && nums[low] == nums[low+1]) low++; while(low < high && nums[high] == nums[high-1]) high--; low++; high--; } } } return haha; }}
对更多的数方法是类似的,如4Sum
public class Solution { public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) { Arrays.sort(nums); List<List<Integer>> haha = new ArrayList<>(); for(int i = 0; i < nums.length - 3; i++){ //第一个数去重 if(i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue; for(int j = i + 1; j < nums.length - 2; j++){ //第二个数去重 if(j > i + 1 && nums[j] == nums[j-1]) continue; int low = j + 1, high = nums.length - 1, sum = target - nums[i] - nums[j]; while(low < high){ if(nums[low] + nums[high] > sum) high--; else if(nums[low] + nums[high] < sum) low++; else{ haha.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[low], nums[high])); //第三、四个数去重 while(low < high && nums[low] == nums[low+1]) low++; while(low < high && nums[high] == nums[high-1]) high--; low++; high--; } } } } return haha; }}
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