15+18、3Sum 4Sum

15、3Sum

Example

    given array S = {-1 0 1 2 -1 -4},
    A solution set is:
    (-1, 0, 1)
    (-1, -1, 2)

複雜度

時間 O(N^2)  空間 O(1)

思路

雙指標法
3Sum其實可以轉化成一個2Sum的題，先從陣列中選一個數，並將目標數減去這個數，得到一個新目標數。
然後再在剩下的數中找一對和是這個新目標數的數，其實就轉化為2Sum了。
為了避免得到重複結果，不僅要跳過重複元素，而且要保證2Sum找的範圍要是在最先選定的那個數之後的。

解法

public class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        ArrayList<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
        for(int i = 0; i < nums.length - 2; i++){
            // 跳過重複元素
            if(i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue;
            // 計算2Sum
            ArrayList<List<Integer>> curr = twoSum(nums, i, 0 - nums[i]);
            res.addAll(curr);
        }
        return res;
    }
    
    private ArrayList<List<Integer>> twoSum(int[] nums, int i, int target){
        int left = i + 1, right = nums.length - 1;
        ArrayList<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
        while(left < right){
            if(nums[left] + nums[right] == target){
                ArrayList<Integer> curr = new ArrayList<Integer>();
                curr.add(nums[i]);
                curr.add(nums[left]);
                curr.add(nums[right]);
                res.add(curr);
                do {
                    left++;
                }while(left < nums.length && nums[left] == nums[left-1]);
                do {
                    right--;
                } while(right >= 0 && nums[right] == nums[right+1]);
            } else if (nums[left] + nums[right] > target){
                right--;
            } else {
                left++;
            }
        }
        return res;
    }
}

18、4Sum

Example

Given array S = {1 0 -1 0 -2 2}, and target = 0. 
A solution set is:
(-1, 0, 0, 1)
(-2, -1, 1, 2)
(-2, 0, 0, 2)

解法

public class Solution {
    public ArrayList<ArrayList<Integer>> fourSum(int[] A, int target) {
        int n = A.length;
        ArrayList<ArrayList<Integer>> res = new ArrayList();
        Arrays.sort(A);
        for (int i = 0; i < n-3; i++) {
            if (i != 0 && A[i] == A[i-1]) continue;
            for (int j = i+1; j <= n-3; j++) {
                if (j != i+1 && A[j] == A[j-1]) continue;
                int left = j+1, right = n-1;
                while (left < right) {
                    int sum = A[i]+A[j]+A[left]+A[right];
                    if (sum == target) {
                        ArrayList<Integer> temp = new ArrayList();
                        temp.add(A[i]);
                        temp.add(A[j]);
                        temp.add(A[left]);
                        temp.add(A[right]);
                        res.add(temp);
                        left++;
                        right--;
                        while (left < right && A[left] == A[left-1]) left++;
                        while (left < right && A[right] == A[right+1]) right--;
                    }
                    else if (sum < target) left++;
                    else right--;
                }
            }
        }
        return res;
    }
}