日拱算法:双指针解决三数、四数之和

简介: 本篇带来两道相似的、有递进关系的“双指针”算法题。冲就完事了吼~~

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双指针从广义上来说,是指用两个变量在线性结构上遍历而解决的问题。狭义上说,


  • 对于数组,指两个变量在数组上相向移动解决的问题;
  • 对于链表,指两个变量在链表上同向移动解决的问题,也称为「快慢指针」问题。


双指针算法通常不难,双指针算法是基于暴力解法的优化,它是很好的学习算法的入门问题。


本篇带来两道相似的、有递进关系的“双指针”算法题。


冲就完事了吼~~


“最接近的三数之和”



给你一个长度为 n 的整数数组 nums 和 一个目标值 target。请你从 nums 中选出三个整数,使它们的和与 target 最接近。

返回这三个数的和。

假定每组输入只存在恰好一个解。


示例 1:
输入:nums = [-1,2,1,-4], target = 1
输出:2
解释:与 target 最接近的和是 2 (-1 + 2 + 1 = 2) 。
示例 2:
输入: nums = [0,0,0], target = 1
输出: 0


双指针解法:

数组先升序排序,初始化一个最小和;遍历数组,定义双指针,如果当前和更接近,更新最小值;根据当前三数之和和target的关系,移动指针;若在遍历过程中,三数之和等于target,直接返回当前的和即可。


const threeSumClosest = (nums, target) => {
    // 升序排序
    nums.sort((a, b) => a - b);
    // 初始化一个最小值
    let min = Infinity;
    const len = nums.length;
    for (let i = 0; i < len; i++) {
        // 定义左右指针
        let [left, right] = [i + 1, len - 1];
        while (left < right) {
            // 当前三数之和
            const sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
            // 如果当前和更接近,更新最小值
            if (Math.abs(sum - target) < Math.abs(min - target)) {
                min = sum;
            }
            // 根据sum和target的关系,移动指针
            if (sum < target) {
                left++;
            } else if (sum > target) {
                right--;
            } else {
                // sum和target相等,直接返回sum,肯定是最小的了
                return sum;
            }
        }
    }
    // 遍历结束,返回最接近的和
    return min;
};


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“四数之和”



给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ,和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] (若两个四元组元素一一对应,则认为两个四元组重复):


  • 0 <= a, b, c, d < n
  • a、b、c 和 d 互不相同
  • nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target 你可以按 任意顺序 返回答案 。
示例 1:
输入:nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
输出:[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]
示例 2:
输入:nums = [2,2,2,2,2], target = 8
输出:[[2,2,2,2]]


双指针解法:

先给数组从小到大排序,然后双指针lo和hi分别在数组开头和结尾,这样就可以控制nums[lo]和nums[hi]这两数之和的大小;如果你想让它俩的和大一些,就让lo++,如果你想让它俩的和小一些,就让hi--。


基于两数之和可以得到一个万能函数nSumTarget,具体思路可见题解 一个函数秒杀 2Sum 3Sum 4Sum 问题'


/**
 * @param {number[]} nums
 * @param {number} target
 * @return {number[][]}
 */
var fourSum = function (nums, target) {
  // 先排序
  nums.sort((a, b) => a - b);
  /*
  注意:调用这个函数之前一定要先给 nums 排序
  n 填写想求的是几数之和,start 从哪个索引开始计算(一般填 0),target 填想凑出的目标和
   */
  const nSumTarget = (nums, n, start, target) => {
    let size = nums.length;
    let res = [];
    // 至少是 2Sum,且数组大小不应该小于 n
    if (n < 2 || size < n) return res;
    // 2Sum 是 base case
    if (n == 2) {
      // 双指针那一套操作
      let lo = start,
        hi = size - 1;
      while (lo < hi) {
        let sum = nums[lo] + nums[hi];
        let left = nums[lo],
          right = nums[hi];
        if (sum < target) {
          while (lo < hi && nums[lo] == left) lo++;
        } else if (sum > target) {
          while (lo < hi && nums[hi] == right) hi--;
        } else {
          res.push([left, right]);
          while (lo < hi && nums[lo] == left) lo++;
          while (lo < hi && nums[hi] == right) hi--;
        }
      }
    } else {
      // n > 2 时,递归计算 (n-1)Sum 的结果
      for (let i = start; i < size; i++) {
        let sub = nSumTarget(nums, n - 1, i + 1, target - nums[i]);
        for (let arr of sub) {
          arr.push(nums[i]);
          res.push(arr);
        }
        while (i < size - 1 && nums[i] == nums[i + 1]) i++;
      }
    }
    return res;
  };
  // n 为 4,从 nums[0] 开始计算和为 target 的四元组
  return nSumTarget(nums, 4, 0, target);
};

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以上~~ 后续会持续带来双指针相关题目;

我是掘金安东尼,输出暴露输入,技术洞见生活,再会~


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