3Sum和4Sum

最新推荐文章于 2025-12-05 21:56:57 发布

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本文详细解析了3Sum和4Sum问题的两种解决策略，包括使用HashSet去重和利用while语句跳过重复元素的方法，展示了如何在数组中找到和为目标值的所有唯一三元组和四元组。

15. 3Sum

Given an array nums of n integers, are there elements a, b, c in nums 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.

Example:

Given array nums = [-1, 0, 1, 2, -1, -4],

A solution set is:
[
  [-1, 0, 1],
  [-1, -1, 2]
]

解法一：使用HashSet来去重。

public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        HashSet<LinkedList<Integer>> set = new HashSet<>();//使用 HashSet来去重
        for(int i=0;i<nums.length-2;i++){
            int left=i+1,right=nums.length-1;
            while(left<right){
                int sum=nums[i]+nums[left]+nums[right];
                if(sum==0){
                    LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
                    list.add(nums[i]);
                    list.add(nums[left]);
                    list.add(nums[right]);
                    set.add(list);//若list在之前已经加入set中，则加入失败
                    left++;right--;
                }else if(sum>0) right--;
                else left++;
            }
        }
        List<List<Integer>> list = new LinkedList<>(set);
        return list;
    }

解法二：使用while语句来跳过重复的元素。

public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> res = new LinkedList<>();
        for(int i=0;i<nums.length-2;i++){
            if(nums[i]>0) break;
            if(i>0 && nums[i]==nums[i-1]) continue;
            int left=i+1,right=nums.length-1;
            while(left<right){
                int sum=nums[i]+nums[left]+nums[right];
                if(sum==0){
                    List<Integer> list=new LinkedList<>();
                    list.add(nums[i]);
                    list.add(nums[left]);
                    list.add(nums[right]);
                    res.add(list);
                    while(left<right && nums[left+1]==nums[left]) left++;//跳出条件为 nums[left+1]!=nums[left],此时left还需要移动到left+1
                    while(left<right && nums[right-1]==nums[right]) right--;//跳出条件为nums[right-1]!=nums[right],此时right还需要移动到right-1
                    left++;right--;
                }else if(sum > 0){
                    right--;
                }else{
                   left++;
                }
            }
        }
        return res;
    }

18. 4Sum

Given an array nums of n integers and an integer target, are there elements a, b, c, and d in nums such that a + b + c + d = target? Find all unique quadruplets in the array which gives the sum of target.

Note:

The solution set must not contain duplicate quadruplets.

Example:

Given array nums = [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]
]

解法一：使用HashSet来去重，4Sum与3Sum本质上并没有什么不同，3Sum使用了3个游标，4Sum使用了4个游标。

public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        Arrays.sort(nums);
        HashSet<List<Integer>> set = new HashSet<>();
        for(int i=0;i<nums.length-3;i++){
            for(int j=i+1;j<nums.length-2;j++){
                if(j>i+1 && nums[j]==nums[j-1]) continue;
                int left=j+1,right=nums.length-1;
                while(left<right){
                int sum=nums[i]+nums[j]+nums[left]+nums[right];
                if(sum==target){
                    LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
                    list.add(nums[i]);
                    list.add(nums[j]);
                    list.add(nums[left]);
                    list.add(nums[right]);
                    set.add(list);
                    left++;right--;
                }else if(sum>target) right--;
                else left++;
            }
        }
        }
        List<List<Integer>> list  = new LinkedList<>(set);
        return list;
    }

解法二：使用while语句来去重

public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> res = new LinkedList<>();
        for(int i=0;i<nums.length-3;i++){
            if(i>0 && nums[i]==nums[i-1]) continue;
            for(int j=i+1;j<nums.length-2;j++){
                if(j>i+1 && nums[j]==nums[j-1]) continue;
                int left=j+1,right=nums.length-1;
                while(left<right){
                    int sum=nums[i]+nums[j]+nums[left]+nums[right];
                    if(sum==target){
                        List<Integer> list = new LinkedList<>();
                        list.add(nums[i]);
                        list.add(nums[j]);
                        list.add(nums[left]);
                        list.add(nums[right]);
                        res.add(list);
                        while(left<right && nums[left+1]==nums[left]) left++;//退出条件为nums[left+1]!=nums[left],left还需要移动到left+1
                        while(left<right && nums[right-1]==nums[right]) right--;//退出条件为nums[right-1]!=nums[right]，right还移动到right-1
                        left++;right--;
                    }else if(sum>target) right--;
                    else left++;
                }
            }
        }
        return res;
    }