三数之和超时优化到AC经验分享，告别超时烦恼，轻松征服难题

2024-02-02 02:24:08

在软件工程领域，"三数之和"问题是一个经典且常见的编程面试题。它要求你找出数组中三个元素的和等于给定目标值的组合。该问题看似简单，但对于初学者来说可能具有挑战性。在本文中，我们将分享如何优化三数之和算法，从超时到AC的经验，帮助你轻松应对面试挑战。

基本算法

三数之和最基本的方法是使用三重循环，枚举所有可能的元素组合。这种方法的时间复杂度为 O(n^3)，其中 n 是数组的长度。如果数组非常大，这种方法可能会导致超时。

优化策略

为了优化三数之和算法，我们可以使用一些策略来减少时间复杂度：

使用哈希表存储元素： 我们可以使用哈希表来存储数组中的元素。这样，我们可以通过 O(1) 的时间复杂度查找特定元素是否存在。
使用双指针遍历数组： 我们可以使用两个指针来遍历数组。一个指针从数组的开头开始，另一个指针从数组的末尾开始。当这两个指针相遇时，我们已经遍历了数组中所有的元素。
使用排序数组： 我们可以对数组进行排序。这样，我们可以在 O(n log n) 的时间复杂度内找到特定元素。

实现

使用上述优化策略，我们可以将三数之和算法的时间复杂度优化到 O(n^2)。以下是优化后的算法的 Python 实现：

def three_sum(nums, target):
    """
    Find all unique triplets in the array that sum up to the given target.

    Args:
    nums: A list of integers.
    target: The target sum.

    Returns:
    A list of lists of three integers, where each list represents a unique triplet that sums up to the target.
    """

    # Sort the array.
    nums.sort()

    # Create a set to store the unique triplets.
    triplets = set()

    # Iterate over the array using two pointers.
    for i in range(len(nums) - 2):
        # Skip duplicate elements.
        if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1]:
            continue

        # Set the left and right pointers.
        left = i + 1
        right = len(nums) - 1

        # Move the pointers until they meet.
        while left < right:
            # Calculate the sum of the three elements.
            sum = nums[i] + nums[left] + nums[right]

            # If the sum is equal to the target, add the triplet to the set.
            if sum == target:
                triplets.add((nums[i], nums[left], nums[right]))

                # Move the left pointer to the next unique element.
                while left < right and nums[left] == nums[left + 1]:
                    left += 1

                # Move the right pointer to the previous unique element.
                while left < right and nums[right] == nums[right - 1]:
                    right -= 1

            # If the sum is less than the target, move the left pointer to the next element.
            elif sum < target:
                left += 1

            # If the sum is greater than the target, move the right pointer to the previous element.
            else:
                right -= 1

    # Return the list of unique triplets.
    return list(triplets)