15. 3Sum

题目

Given an array nums of n integers, are there elements a, b, c in nums such that a + b + c = 0? Find all unique triplets in the array which gives the sum of zero.

Note:

The solution set must not contain duplicate triplets.

Example:

Given array nums = [-1, 0, 1, 2, -1, -4],

A solution set is:
[
  [-1, 0, 1],
  [-1, -1, 2]
]
 

题目大意 

给定一个数组,要求在这个数组中找出 3 个数之和为 0 的所有组合。

解题思路 

用 map 提前计算好任意 2 个数字之和,保存起来,可以将时间复杂度降到 O(n^2)。这一题比较麻烦的一点在于,最后输出解的时候,要求输出不重复的解。数组中同一个数字可能出现多次,同一个数字也可能使用多次,但是最后输出解的时候,不能重复。例如 [-1,-1,2] 和 [2, -1, -1]、[-1, 2, -1] 这 3 个解是重复的,即使 -1 可能出现 100 次,每次使用的 -1 的数组下标都是不同的。

这里就需要去重和排序了。map 记录每个数字出现的次数,然后对 map 的 key 数组进行排序,最后在这个排序以后的数组里面扫,找到另外 2 个数字能和自己组成 0 的组合。

代码

/**
     * 双指针法,将问题转换成两数之和 + 一些去重的小技巧
     * 时间复杂度:O(n^2)
     * 空间复杂度:O(n)
     *
     * @param nums  数组
     * @return  答案
     */
    public List<List<Integer>> threeSum2(int[] nums) {
        //非空判断
        if (nums == null || nums.length < 3) {
            return new ArrayList<>();
        }
        //初始化
        List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();
        //数组排序,方便后面去重  O(nlogn)
        Arrays.sort(nums);
        //遍历  O(n^2)
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            //当一个元素与其后一个元素相同时,跳过后一个元素,也是一种去重
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) continue;
            //目标之和
            int target = -nums[i];
            //定义左,右指针
            int left = i + 1;
            int right = nums.length - 1;
            //当左指针小于右指针时,就要一直比下去
            while (left < right) {
                //计算左右指针之和
                int sum = nums[left] + nums[right];
                //符合条件放入list
                if (sum == target) {
                    list.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
                    //当左/右指针指向的元素与后一个元素相等时,直接跳过后一个元素,继续往后走
                    while (left < right && nums[left] == nums[++left]) ;
                    while (left < right && nums[right] == nums[--right]) ;
                } else if (sum < target) {
                    //若两数之和小于目标值,则左指针要往后移动一位
                    left++;
                } else {
                    //若两数之和大于目标值,则右指针要往前移动一位
                    right--;
                }
            }
        }
        return list;
    } 

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