【LeetCode - 018】四数之和

四数之和

题目

Given an array S of n integers, are there elements a, b, c, and d in S such that a + b + c + d = target? Find all unique quadruplets in the array which gives the sum of target.
Note:
Elements in a quadruplet (a,b,c,d) must be in non-descending order. (ie, a ≤ b ≤ c ≤ d)
The solution set must not contain duplicate quadruplets.

   For example, given array S = {1 0 -1 0 -2 2}, and target = 0.

    A solution set is:
    (-1,  0, 0, 1)
    (-2, -1, 1, 2)
    (-2,  0, 0, 2)

翻译

给定一个包含 n 个整数的数组 nums 和一个目标值 target，判断 nums 中是否存在四个元素 *a，*b，c 和 d ，使得 a + b + c+ d 的值与 target 相等？找出所有满足条件且不重复的四元组。

注意：

答案中不可以包含重复的四元组。

示例：

给定数组 nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2]，和 target = 0。

满足要求的四元组集合为：
[
  [-1,  0, 0, 1],
  [-2, -1, 1, 2],
  [-2,  0, 0, 2]
]

分析

先确定a和d的两个数，对于a和d两个数，不能同时重复使用。然后再确定b和c，同样这两个数也不能同时重复使用。找出所有满足条件的解，同时可以保证解不重复。

代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] num, int target) {
        List<List<Integer>> result = new LinkedList<>();
        if (num == null || num.length < 4) {
            return result;
        }

        Arrays.sort(num); // 对数组进行排序

        for (int i = 0; i < num.length - 3; i++) { // 第一个加数
            if ( i > 0 && num[i] == num[i - 1]) { // 第一个加数使用不重复
                continue;
            }

            for (int j = num.length - 1; j > i + 2 ; j--) { // 第四个加数
                if (j < num.length - 1 && num[j] == num[j + 1]) { // 第四个加数使用不重复
                    continue;
                }

                int start = i + 1; // 第二个加数
                int end = j - 1; // 第三个加数
                int n = target - num[i] - num[j];

                while (start < end) {
                    if (num[start] + num[end] == n) {
                        List<Integer> four = new ArrayList<>(4);
                        four.add(num[i]);
                        four.add(num[start]);
                        four.add(num[end]);
                        four.add(num[j]);

                        result.add(four);

                        do {
                            start++;
                        } while (start< end && num[start] == num[start - 1]); // 保证再次使用第二个数不重复

                        do {
                            end--;
                        } while (start < end && num[end] == num[end + 1]); // 保证再次使用第三个数不重复
                    } else if (num[start] + num[end] < n) {
                        do {
                            start++;
                        } while (start< end && num[start] == num[start - 1]); // 保证再次使用第二个数不重复
                    } else {
                        do {
                            end--;
                        } while (start < end && num[end] == num[end + 1]); // 保证再次使用第三个数不重复
                    }
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

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