力扣第十五题——三数之和

内容介绍

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 != j、i != k 且 j != 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：
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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] 和 [-1,-1,2] 。
注意，输出的顺序和三元组的顺序并不重要。
示例 2：
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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：
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输入：nums = [0,0,0]
输出：[[0,0,0]]
解释：唯一可能的三元组和为 0 。
提示：

3 <= nums.length <= 3000

-105 <= nums[i] <= 105

完整代码

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class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<List<Integer>>();
        for (int first = 0; first < n; ++first) {
            if (first > 0 && nums[first] == nums[first - 1]) {
                continue;
            }
            int third = n - 1;
            int target = -nums[first];
            for (int second = first + 1; second < n; ++second) {
                if (second > first + 1 && nums[second] == nums[second - 1]) {
                    continue;
                }
                while (second < third && nums[second] + nums[third] > target) {
                    --third;
                }
                if (second == third) {
                    break;
                }
                if (nums[second] + nums[third] == target) {
                    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
                    list.add(nums[first]);
                    list.add(nums[second]);
                    list.add(nums[third]);
                    ans.add(list);
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

思路详解

整体思路

排序：首先对数组进行排序，这样可以在后续的遍历中避免重复解，并且方便使用双指针技巧。
枚举：通过固定一个元素，然后使用双指针在剩余部分寻找另外两个元素，使得这三个元素的和为零。
去重：在枚举过程中，需要跳过相同的元素，以避免出现重复解。

详细步骤

初始化：
- n：数组长度。
- ans：用于存储最终结果的列表。
枚举第一个元素（a）：
- 使用一个循环从数组的第一个元素枚举到倒数第三个元素（因为需要留出空间给另外两个元素）。
- 在每次循环开始时，检查当前元素是否与前一个元素相同，如果相同则跳过，以避免重复解。
双指针寻找另外两个元素（b 和 c）：
- 初始化指针third指向数组的最后一个元素。
- 计算目标值target，即-nums[first]。
- 使用一个内层循环枚举第二个元素（b），从first + 1开始到n - 1。
- 在内层循环中，同样检查当前元素是否与前一个元素相同，如果相同则跳过。
调整双指针：
- 当nums[second] + nums[third] > target时，说明当前和过大，需要将third指针左移，以减小和的值。
- 当second == third时，说明已经没有满足条件的c了，可以退出内层循环。
检查并添加解：
- 当nums[second] + nums[third] == target时，说明找到了一组解，将其添加到结果列表ans中。
返回结果：
- 循环结束后，返回结果列表ans。

代码优点

时间复杂度：排序的时间复杂度为O(nlogn)，双指针遍历的时间复杂度为O(n^2)，总体时间复杂度为O(n^2)，在可接受范围内。
空间复杂度：只使用了常数级别的额外空间，空间复杂度为O(1)。
去重逻辑：通过简单的条件判断，有效地避免了重复解的出现。

知识点精炼

排序：首先对数组进行排序，便于后续去重和双指针操作。
枚举：固定一个元素，使用双指针在剩余数组中寻找另外两个元素。
双指针：一前一后两个指针，根据和的大小调整指针位置，提高查找效率。
去重：在枚举过程中，跳过相同的元素，避免重复解。
时间复杂度：O(n^2)，排序O(nlogn)，双指针遍历O(n^2)。
空间复杂度：O(1)，仅使用常数级别额外空间。