每日算法练习：LeetCode 15. 三数之和 ✅

大家好，我是你们的算法小伙伴。今天我们来练习一道经典的中等难度题 ------LeetCode 15. 三数之和。这道题是「两数之和」的进阶版，核心考察排序 + 双指针 的综合应用，同时重点考察去重逻辑的处理，是面试中非常高频的算法题。

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 != 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 = 0nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0不同的三元组是 [-1,0,1] 和 [-1,-1,2]。

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]]

提示：

3 <= nums.length <= 3000
-10^5 <= nums[i] <= 10^5

解题思路

核心思路转化

暴力枚举三元组的时间复杂度为 O(n^3)，对于 n=3000 的规模完全无法通过。优化方向 ：将「三数之和」转化为「两数之和」，利用排序 + 双指针将复杂度优化到 O(n^2)。

解题步骤

排序：先对数组排序，为双指针和去重打下基础。
固定一个数 ：遍历数组，将每个元素 nums[i] 作为第一个数，目标转化为在剩余元素中找两数之和等于 -nums[i]。
双指针找两数之和 ：在 i+1 到 n-1 区间内，用左右指针寻找满足条件的组合。
关键去重 ：这是本题的难点，必须对 nums[i]、left、right 对应的元素进行精准去重。

代码实现

排序 + 双指针法

java 复制代码

class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        int n = nums.length;
        
        // 1. 排序（关键步骤）
        Arrays.sort(nums);
        
        // 2. 遍历固定第一个数
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            // 去重：如果当前数和前一个数相同，跳过（避免重复三元组）
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) {
                continue;
            }
            
            // 优化：如果第一个数已经大于0，后续不可能和为0，直接返回
            if (nums[i] > 0) {
                return result;
            }
            
            int target = -nums[i];
            int left = i + 1;
            int right = n - 1;
            
            // 3. 双指针找两数之和
            while (left < right) {
                int sum = nums[left] + nums[right];
                if (sum == target) {
                    // 找到一组解，加入结果集
                    result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
                    
                    // 去重：移动指针时，跳过相同的元素
                    while (left < right && nums[left] == nums[left+1]) {
                        left++;
                    }
                    while (left < right && nums[right] == nums[right-1]) {
                        right--;
                    }
                    
                    // 找到解后，双指针同时移动
                    left++;
                    right--;
                } else if (sum < target) {
                    // 和太小，左指针右移
                    left++;
                } else {
                    // 和太大，右指针左移
                    right--;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

代码详解

一、排序

Arrays.sort(nums) 是核心前提，不仅让双指针移动有方向，还为去重提供了依据（重复元素相邻）。

二、固定第一个数与去重

去重逻辑 ：if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue。
- 如果当前数和前一个数相同，说明前一个数已经处理过该组合，跳过以避免重复。
剪枝优化 ：if (nums[i] > 0) return result。
- 数组有序，若第一个数为正，后续数均为正，三者之和不可能为 0，直接终止循环。

三、双指针找两数之和

指针初始化 ：left = i + 1（避开固定数），right = n - 1（数组末尾）。
指针移动 ：
- sum == target：找到解，记录并去重，然后同时移动指针。
- sum < target：需要增大和，左指针右移。
- sum > target：需要减小和，右指针左移。
内部去重 ：找到解后，必须跳过 left 和 right 指向的重复元素，防止结果集中出现重复三元组。

示例 1 模拟

输入：nums = [-1,0,1,2,-1,-4]排序后：[-4, -1, -1, 0, 1, 2]

i=0 (nums $i$ =-4) ，target=4：
- left=1 (-1), right=5 (2) → sum=1 < 4 → left++
- left=2 (-1), right=5 (2) → sum=1 < 4 → left++
- left=3 (0), right=5 (2) → sum=2 < 4 → left++
- left=4 (1), right=5 (2) → sum=3 < 4 → left++ (left >= right，结束)
i=1 (nums $i$ =-1) ，target=1：
- left=2 (-1), right=5 (2) → sum=1 == 1 → 记录 [-1,-1,2]
- 去重：left 移至 3 (0)，right 移至 4 (1)
- left=3 (0), right=4 (1) → sum=1 == 1 → 记录 [-1,0,1]
i=2 (nums $i$ =-1)：与 i=1 重复，跳过。
i=3 (nums $i$ =0) ：后续和均 >= 0，无结果。最终结果：[[-1,-1,2], [-1,0,1]]

复杂度分析

解法	时间复杂度	空间复杂度	说明
排序 + 双指针	O(n^2)	O(logn) (排序栈空间)	排序 O(nlogn)，遍历 O(n^2)，主导项为 O(n^2)

总结

核心考点 ：本题是排序 + 双指针的经典组合，是面试中 O(n2) 复杂度算法的典型代表。
去重是关键 ：这道题 90% 的错误都出在去重逻辑上。必须牢记对 i、left、right 三处的重复元素都要进行跳过。
剪枝优化：固定数大于 0 时直接返回，是非常实用的优化，能减少不必要的计算。
与两数之和的区别 ：
- 两数之和：用哈希表或双指针。
- 三数之和：必须排序 + 双指针，且重点在去重。

今天的每日算法练习就到这里，我们明天再见！👋