【LeetCode】15.三数之和

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三数之和

15.三数之和

题目

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。

复制代码
输入:nums = [-1,0,1,2,-1,-4]
输出:[[-1,-1,2],[-1,0,1]]

输入:nums = [0,1,1]
输出:[]

输入:nums = [0,0,0]
输出:[[0,0,0]]

解法一:排序 + 双指针

思路 :先对数组排序,然后固定一个数 nums[i],用双指针 leftrighti 右侧区间内寻找两数之和等于 -nums[i]。找到一组解后,需要跳过重复元素避免重复解。

javascript 复制代码
function threeSum(nums) {
  const result = [];
  nums.sort((a, b) => a - b);

  for (let i = 0; i < nums.length - 2; i++) {
    // 跳过重复的固定数
    if (i > 0 && nums[i] === nums[i - 1]) continue;

    let left = i + 1;
    let right = nums.length - 1;

    while (left < right) {
      const sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];

      if (sum === 0) {
        result.push([nums[i], nums[left], nums[right]]);
        // 跳过重复的 left
        while (left < right && nums[left] === nums[left + 1]) left++;
        // 跳过重复的 right
        while (left < right && nums[right] === nums[right - 1]) right--;
        left++;
        right--;
      } else if (sum < 0) {
        left++;
      } else {
        right--;
      }
    }
  }

  return result;
}
  • 时间复杂度 / 空间复杂度:O(n²) / O(log n) 或 O(n)
    • 排序 O(n log n),双指针遍历 O(n²),总体 O(n²)
    • 空间复杂度取决于排序算法实现
  • 优势:最推荐,排序后去重简单高效,是面试中的标准解法

解法二:排序 + 哈希集合(不推荐)

思路 :排序后固定一个数,用哈希集合存储遍历过的数,查找是否存在 -nums[i] - nums[j]。同样需要处理重复问题。

javascript 复制代码
function threeSum(nums) {
  const result = [];
  nums.sort((a, b) => a - b);

  for (let i = 0; i < nums.length - 2; i++) {
    if (i > 0 && nums[i] === nums[i - 1]) continue;

    const seen = new Set();
    for (let j = i + 1; j < nums.length; j++) {
      const target = -nums[i] - nums[j];
      if (seen.has(target)) {
        result.push([nums[i], target, nums[j]]);
        // 跳过重复的 nums[j]
        while (j + 1 < nums.length && nums[j] === nums[j + 1]) j++;
      }
      seen.add(nums[j]);
    }
  }

  return result;
}
  • 时间复杂度 / 空间复杂度:O(n²) / O(n)
  • 优势:思路直观,但在去重和空间效率上不如双指针,面试中不推荐

解法对比

解法 时间 / 空间复杂度 去重方式 推荐指数
排序 + 双指针 O(n²) / O(log n) 排序后跳过重复 ⭐⭐⭐⭐⭐
排序 + 哈希集合 O(n²) / O(n) 依赖去重逻辑 ⭐⭐⭐

扩展题

  1. 四数之和 :找出所有和为 target 的四元组,要求不重复。
  2. 最接近的三数之和 :给定数组和目标值 target,找出和最接近 target 的一个三元组,返回这个和。
  3. 三数之和的多种可能:返回所有和为 0 的三元组下标组合(不去重版本)。
  4. 较小的三数之和 :给定数组和目标值 target,统计三元组和小于 target 的数量。

"我们讨论问题,应当从实际出发,不是从定义出发。" ------ 毛泽东

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