8.【LeetCode 18】四数之和 —— Java 排序 + 双指针解法详解

目录

[1. 题目解析](#1. 题目解析)

[18. 四数之和​](#18. 四数之和)

[示例 1：](#示例 1：)

[示例 2：](#示例 2：)

[2. 算法原理](#2. 算法原理)

[解法一：排序 + 暴力枚举 + 利用 set 去重](#解法一：排序 + 暴力枚举 + 利用 set 去重)

[解法二：排序 + 双指针](#解法二：排序 + 双指针)

处理细节问题：

[3. 编写代码](#3. 编写代码)

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OJ链接：https://leetcode.cn/problems/4sum/description/

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1. 题目解析

18. 四数之和​

难度：中等

给你一个由 n 个整数组成的数组 nums，和一个目标值 target。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]]（若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：

• 0 <= a, b, c, d < n

• a、b、c和 d互不相同

• nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target

你可以按任意顺序返回答案。

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示例 1：

输入：nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0

输出：[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]

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示例 2：

输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8

输出：[[2,2,2,2]]

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2. 算法原理

解法一：排序 + 暴力枚举 + 利用 set 去重

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解法二：排序 + 双指针

• 依次固定一个数 a；
• 在 a后面的区间内，利用"三数之和"找到三个数，使这三个数的和等于 target - a即可。

进一步细化：

1. 依次固定一个数 b;
2. 在 b 后面的区间内，利用"双指针"找到两个数，
   使这两个数的和等于 target - a - b 即可。

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处理细节问题：

1. 不重

2. 不漏

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3. 编写代码

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> ret = new ArrayList<>();

        //排序
        Arrays.sort(nums);

        //四数之和
        int n = nums.length;
        for(int i = 0; i < n - 3; ){//固定i
            //三数之和
            for(int j = i + 1; j < n - 2; ){//固定j
                //两數之和
                int left = j + 1, right = n - 1;
                //避免溢出，这里需要使用Long！！！
                long aim = (long)target - nums[i] - nums[j];
                while(left < right){
                    int sum = nums[left] + nums[right];
                    if(sum > aim) right--;
                    else if(sum < aim) left++;
                    else{
                        ret.add(Arrays.asList(nums[i],nums[j],nums[left],nums[right]));
                        //不漏
                        left++; right--;
                        //去重一
                        while(left < right && nums[left] == nums[left - 1]) left++;
                        while(left < right && nums[right] == nums[right + 1]) right--;
                    }
                }
                //去重二
                j++;
                while(j < n && nums[j] == nums[j - 1]) j++;
            }
            //去重三
            i++;
            while(i < n && nums[i] == nums[i - 1]) i++;
        }
        return ret;
    }
}