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:

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:

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。