快樂的LeetCode --- 18. 四數之和

前期回顧：

快樂的LeetCode — 1. 兩數之和
快樂的LeetCode — 167. 兩數之和 II - 輸入有序數組
快樂的LeetCode — 15. 三數之和

題目描述：

給定一個包含 n 個整數的數組 nums 和一個目標值 target，判斷 nums 中是否存在四個元素 a，b，c 和 d ，使得 a + b + c + d 的值與 target 相等？找出所有滿足條件且不重複的四元組。

注意：答案中不可以包含重複的四元組。

示例：

給定數組 nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2]，和 target = 0。

滿足要求的四元組集合爲：
[
  [-1,  0, 0, 1],
  [-2, -1, 1, 2],
  [-2,  0, 0, 2]
]

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解題思路 : 雙指針法

1. 指針依次是 p,k,i,j，如果 nums[p] + 3 * nums[p + 1] > target，因爲 nums 按升序排列，所以之後的數肯定都大於 target ，直接 break；
2. 如果 nums[p] + 3 * nums[-1] < target，那麼當前的 nums[p] 加其餘三個數一定小於 target，故 p 直接下一位即可，continue；
3. k 和 p 判斷完全一樣，只是將 3 變成了 2，target 變成了 target - nums[p]。

同樣地，爲了避免結果重複，某個指針遇到相同的數需要直接跳過，這與三數之和是一樣的。

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代碼：

class Solution:
    def fourSum(self, nums, target):
        nums.sort()
        n = len(nums)
        res = []
        p = 0  # p, k, i, j
        while p < n - 3:  # 文中提到的條件1和條件2，可以直接跳過
            if nums[p] + 3 * nums[p + 1] > target: break
            if nums[p] + 3 * nums[-1] < target:
                while p < n - 4 and nums[p] == nums[p + 1]: p += 1
                p += 1
                continue
            k = p + 1
            while k < n - 2:   # k 和 p 的判斷是一樣的
                if nums[p] + nums[k] + 2 * nums[k + 1] > target: break
                if nums[p] + nums[k] + 2 * nums[-1] < target: 
                    while k < n - 3 and nums[k] == nums[k + 1]:
                        k += 1
                    k += 1
                    continue
                i = k + 1
                j = n - 1
                new_target = target - nums[p] - nums[k]
                while i < j:
                    if nums[i] + nums[j] > new_target: j -= 1
                    elif nums[i] + nums[j] < new_target: i += 1
                    else:
                        res.append([nums[p],nums[k],nums[i],nums[j]])
                        i += 1
                        j -= 1
                        while i < j and nums[i] == nums[i - 1]: i += 1 # 避免結果重複
                        while i < j and nums[j] == nums[j + 1]: j -= 1 # 避免結果重複
                while k < n - 3 and nums[k] == nums[k + 1]: k += 1
                k += 1
            while p < n - 4 and nums[p] == nums[p + 1]: p += 1
            p += 1
        return res

s = Solution()
nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2]
target = 0
print(s.fourSum(nums, target))

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題目來源：

https://leetcode-cn.com/problems/4sum