【LeetCode刷题日记】15.三数之和(梦破碎的地方)

🔥个人主页:北极的代码(欢迎来访)

🎬作者简介:java后端学习者

❄️个人专栏:苍穹外卖日记SSM框架深入JavaWeb

命运的结局尽可永在,不屈的挑战却不可须臾或缺!

摘要:

题目背景:LeetCode15

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 != ji != kj != 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:

复制代码
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:

复制代码
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:

复制代码
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

题目答案:1 双指针法

java 复制代码
class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        Arrays.sort(nums);
	// 找出a + b + c = 0
        // a = nums[i], b = nums[left], c = nums[right]
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
	    // 排序之后如果第一个元素已经大于零,那么无论如何组合都不可能凑成三元组,直接返回结果就可以了
            if (nums[i] > 0) { 
                return result;
            }

            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {  // 去重a
                continue;
            }

            int left = i + 1;
            int right = nums.length - 1;
            while (right > left) {
                int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
                if (sum > 0) {
                    right--;
                } else if (sum < 0) {
                    left++;
                } else {
                    result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
		    // 去重逻辑应该放在找到一个三元组之后,对b 和 c去重
                    while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
                    while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;
                    
                    right--; 
                    left++;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

题目答案:2 哈希法

java 复制代码
class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
	List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
	Arrays.sort(nums);

	for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
		// 如果第一个元素大于零,不可能凑成三元组
		if (nums[i] > 0) {
			return result;
		}
		// 三元组元素a去重
		if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
			continue;
		}

		HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
		for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
			// 三元组元素b去重
			if (j > i + 2 && nums[j] == nums[j - 1] && nums[j - 1] == nums[j - 2]) {
				continue;
			}

			int c = -nums[i] - nums[j];
			if (set.contains(c)) {
				result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], c));
				set.remove(c); // 三元组元素c去重
			} else {
				set.add(nums[j]);
			}
		}
	}
	return result;
    }
}

题目解析:

两层for循环就可以确定 两个数值,可以使用哈希法来确定 第三个数 0-(a+b) 或者 0 - (a + c) 是否在 数组里出现过,其实这个思路是正确的,但是我们有一个非常棘手的问题,就是题目中说的不可以包含重复的三元组。

把符合条件的三元组放进vector中**,然后再去重,这样是非常费时的,很容易超时**,也是这道题目通过率如此之低的根源所在。

去重的过程不好处理,有很多小细节,如果在面试中很难想到位。

时间复杂度可以做到O(n^2),但还是比较费时的,因为不好做剪枝操作。因此我们在这里先用下一别的方法:双指针法

大体的思路:

拿这个nums数组来举例,首先将数组排序,然后有一层for循环,i从下标0的地方开始,同时定一个下标left 定义在i+1的位置上,定义下标right 在数组结尾的位置上。

依然还是在数组中找到 abc 使得a + b +c =0,我们这里相当于 a = nums[i],b = nums[left],c = nums[right]。

接下来如何移动left 和right呢

如果nums[i] + nums[left] + nums[right] > 0 就说明 此时三数之和大了,因为数组是排序后了,所以right下标就应该向左移动,这样才能让三数之和小一些。

如果 nums[i] + nums[left] + nums[right] < 0 说明 此时 三数之和小了,left 就向右移动,才能让三数之和大一些,直到left与right相遇为止。


然后是最核心的操作:元素去重

关于元素去重,我们考虑的是相同三元组重复,而不是一个数组中的三个元素重复。先明确这个

a、b、c 本身可以重复 ,比如 [-1,-1,2] 是合法答案。

不能出现两个一模一样的三元组[-1,-1,2][-1,-1,2] 这叫重复,必须去掉一个。

对 a 去重:

三数之和思路是:固定一个 a = nums [i],然后在后面找 b + c = -a

数组往往是这样的:

复制代码
[-4, -1, -1, -1, 0, 1, 2]

你会发现有好几个 -1

  1. 当 i=1,a = -1能找到一组:[-1, -1, 2]

  2. 当 i=2,a 又 = -1又会找到一组:[-1, -1, 2]

  3. 当 i=3,a 还 = -1又又找到一组:[-1, -1, 2]

结果你就会返回:

复制代码
[ [-1,-1,2], [-1,-1,2], [-1,-1,2] ]

这就是重复的三元组,题目不允许。


所以 "对 a 去重" 的意思是:

如果当前这个 a,跟上一个 a 是同一个数字,就直接跳过!

为什么a 相同 ,后面找到的 b、c 就一定一样

因为数组已经排序了!


  1. 前提:数组排过序

三数之和标准做法第一步:

复制代码
Arrays.sort(nums);

数组变成从小到大有序

复制代码
[-4, -1, -1, -1, 0, 1, 2]

  1. 关键逻辑:

a 相同 + 数组有序 → 要找的 b + c 目标相同 → 找到的组合必然相同

一步步拆:

① a 相同 → 要找的目标相同

我们要找:a + b + c = 0b + c = -a

如果两次 a 都是 -1 那么两次要找的目标都是:b + c = 1

② 数组有序 → 查找范围是固定的一段

  • 第一次 a = nums [1] = -1查找范围:它后面 的数[-1, -1, 0, 1, 2]

  • 第二次 a = nums [2] = -1查找范围:还是它后面 的数[-1, 0, 1, 2]

虽然起点稍微变了,但能凑成 1 的有效组合只有一组-1 + 2 = 1

③ 结果就是:

两次找到的三元组完全一样:

复制代码
[-1, -1, 2]
[-1, -1, 2]

因为数组有序,同一个数字,在后面能配对的数字组合是固定的。 只要 a 一样,找到的 b、c 一定一样,三元组就一定重复。

例子:

数组:[-1, -1, -1, 2]目标:a + b + c = 0


① i = 0,a = nums[0] = -1

left = 1right = 3

复制代码
 i  left        right
 0   1    2       3
[-1, -1, -1,     2]

计算:a + b + c = (-1) + (-1) + 2 = 0 ✅

→ 得到组合:[-1, -1, 2]


② i = 1,a = nums[1] = -1

这里触发 a 去重

复制代码
if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) {
    continue;
}

nums[1] == nums[0] → 都是 -1→ 直接 continue,跳过!不执行双指针


③ i = 2,a = nums[2] = -1

同样触发去重:nums[2] == nums[1]continue,跳过


④ i = 3,a = nums[3] = 2

left = 4,已经越界了,不找了。


最终结果

只得到 1 个 [-1, -1, 2] 没有重复


b,c去重:

数组(已排序):

复制代码
nums = [-3, -2, -1, 0, 1, 1, 1, 2]

我们固定:

复制代码
a = nums[0] = -3

要找:

复制代码
b + c = 3

初始状态

复制代码
left: 1 (-2)      right: 7 (2)

一步步移动后,最终会停在这里:

复制代码
           left=4 right=7
           ↓     ↓
[-3, -2, -1, 0, 1, 1, 1, 2]

此时:

复制代码
b = 1
c = 2
1 + 2 = 3 ✔ 满足

得到三元组:

复制代码
[-3, 1, 2]

情况 1:不去重 b、c(会出大问题)

找到后直接:

复制代码
left++;
right--;

指针变成:

复制代码
              left=5 right=6
              ↓     ↓
[-3, -2, -1, 0, 1, 1, 1, 2]

1 + 1 = 2 < 3 → left++又回到:

复制代码
                 left=6 right=5

循环乱了,还会再次找到 12 ,又生成一次 [-3,1,2]

结果就是:

复制代码
[[-3,1,2], [-3,1,2], [-3,1,2] ...]

全是重复的。

情况 2:对 b、c 去重(正确做法)

找到 b=1,c=2 之后,先去重,再移动指针

① 对 b 去重(跳过所有相同的 1)

复制代码
while (left < right && nums[left] == nums[left + 1]) {
    left++;
}

数组里:

复制代码
nums[4] = 1
nums[5] = 1
nums[6] = 1

所以 left 会一口气从 4 → 6

② 对 c 去重(跳过所有相同的 2)

复制代码
while (left < right && nums[right] == nums[right - 1]) {
    right--;
}

这里只有一个 2,不动。

③ 再正常移动

复制代码
left++;
right--;

去重完的结果

left 直接跳过了所有重复的 1right 跳过了所有重复的 2

最终:

复制代码
left > right

循环结束,只得到一组 [-3,1,2],没有任何重复。

关键:

  1. 最核心公式

三数之和:a + b + c = 0b + c = -a

看到了吗b + c 等于多少,完全由 a 决定

  • a = -1 → 要找 b + c = 1

  • a = -2 → 要找 b + c = 2

  • a = 0 → 要找 b + c = 0

a 不一样,要找的 b、c 完全不一样!


  1. 所以必须:

先固定一个 a → 在这个 a 的前提下,再去重 b、c

你想一下:

  • 这一轮 a 是 -1,要找 b+c=1

  • 你把 b、c 去重,找到所有不重复组合

  • 完事了

  • 再换下一个 a

如果 a 不固定,一边换 a 一边去重 b、c→ 逻辑直接乱套→ 根本不知道该找 b+c=?


  1. 用例子一眼看懂

数组:[-1, -1, -1, 2]

① 固定 a = nums [0] = -1

要找:b + c = 1 在后面 [-1, -1, 2] 里双指针、去重 b、c→ 得到 [-1, 2]

② 下一个 a 还是 -1

直接 continue 跳过,不进双指针

③ 再下一个 a 还是 -1

继续 continue

④ a 变成 2

要找 b+c=-2,后面没数了,结束

  1. 为什么不能 "不固定 a" 直接去重 b、c

因为:

  • a 不同 → 目标不同

  • b、c 的意义完全不同

  • 不能混在一起去重

  • 必须一个 a 管一轮 b、c

  • 这一轮的 b、c 只服务于当前这个 a








总结

b、c 是为当前这个 a 服务的 a 不固定,就不知道要找什么样的 b、c 所以必须:先固定 a → 再在它后面找 b、c 并去重

这就是三数之和的完整逻辑链:排序 → 遍历固定 a → a 去重 → 双指针找 b,c → b,c 去重 → 下一个 a


整体结构

复制代码
整体流程就 4 大步:

1. 数组排序(必须排序!不然无法双指针+去重)
2. 遍历每一个数,当作 a = nums[i]
   → a 重复就跳过
3. 对每个 a,用 left = i+1、right = 末尾 找 b、c
4. 找到 a+b+c=0 就记录,然后给 b、c 去重,继续找

混淆点:

复制代码
i=0(a=-1)
    left = 1,right=3  ← 初始化,开局
    while(...) {
        找到一组 b c
        去重
        left++ right-- ← 同一轮里继续找
    }

i=1(a=-1)
    left = 2,right=3 ← 又开局!
    ...

left = i+1换 a 时,重新开局

left++同一 a 里,找下一组 b、c


结语:

如果对你有帮助,请**点赞,关注,收藏,**你的支持就是我最大的鼓励!

相关推荐
️是782 小时前
信息奥赛一本通(4005:【GESP2306一级】时间规划)
数据结构·c++·算法
tankeven2 小时前
HJ174 交换到最大
c++·算法
AI科技星2 小时前
基于v≡c第一性原理:密度的本质与时空动力学
人工智能·学习·算法·机器学习·数据挖掘
kishu_iOS&AI2 小时前
机器学习 —— 聚类算法
人工智能·算法·机器学习·聚类
FluxMelodySun2 小时前
机器学习(三十一) 半监督SVM与图半监督学习
人工智能·算法·机器学习
zjeweler2 小时前
网安护网面试-3-鸿鹄科技护网面试
科技·网络安全·面试·职场和发展·护网行动
磊 子2 小时前
八大排序之插入排序+希尔排序
数据结构·算法·排序算法
kishu_iOS&AI2 小时前
机器学习 —— 逻辑回归(混淆矩阵)
人工智能·算法·机器学习·逻辑回归
W23035765732 小时前
经典算法:打家劫舍(动态规划 + 回溯求最优解)C++ 超详细解析
c++·算法·动态规划