挑战算法题:四数之和

昨天解决了三数之和,感兴趣或者不知道怎么解的同学可以先看双指针妙解三数之和,今天继续试试解开:四数之和。
变量变多了一个,但是难度还是medium,因为思路是类似的。
具体题目如下所示:

Given an array nums of n integers, return an array of all the unique quadruplets [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] such that:  0 <= a, b, c, d < n a, b, c, and d are distinct. nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target You may return the answer in any order.     Example 1:  Input: nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0 Output: [[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]] Example 2:  Input: nums = [2,2,2,2,2], target = 8 Output: [[2,2,2,2]]    Constraints:  1 <= nums.length <= 200 -109 <= nums[i] <= 109 -109 <= target <= 109 

学习的过程就是搭积木的过程,解决问题的过程也是一样的,先想想可不可以把四数之和转化为三数问题。三数问题我们是把其中一个数字作为固定元素,通过循环去主义匹配剩下2个数字。而剩下两个数字就可以用两个指针不断移动,确定解法。同样的,四数问题,可以转换成2个循环去确定2个固定元素,剩下2个元素依然用双指针去移动确立。

代码实现如下所示:

/**  * @param {number[]} nums  * @param {number} target  * @return {number[][]}  */  var fourSum = function(nums, target) {     // Sort the array     nums.sort((a, b) => a - b);      const result = [];      for (let i = 0; i < nums.length - 3; i++) {         // Skip the duplicated items         if (i > 0 && nums[i] === nums[i - 1]) continue;          for (let j = i + 1; j < nums.length - 2; j++) {             // Skip the duplicated items             if (j > i + 1 && nums[j] === nums[j - 1]) continue;              let left = j + 1;             let right = nums.length - 1;              while(left < right) {                 const sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];                  if (sum === target) {                     result.push([nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]]);                      while(left < right && nums[left] === nums[left+1]) {                         left += 1;                     }                     while(left < right && nums[right] === nums[right-1]) {                         right -= 1;                     }                      left += 1;                     right -= 1;                 } else if (sum > target) {                     right -= 1;                 } else {                     left += 1;                 }             }         }     }      return result; } 

执行之后的效率中规中矩,如图所示:
挑战算法题:四数之和

到这里本该结束了,但是这个算法其实还有提升空间。在left和right指针跳过重复的值的过程,我们可以提前退出循环,如下所示:

  while(left < right) {                 const sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];                 const remaining = target - sum;                 if (remaining > nums[right] - nums[left]) break; // Jump out the loop, because there is no item can match it                } 

重新提交之后,执行时间减少明显,内存使用保持不变:
挑战算法题:四数之和

总结

这一类求多个元素之和等于给定值的算法题,都可以用双指针去解决,注意感受指针移动的过程以及培养转化已知问题的能力。

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