揭秘 LeetCode 18 4Sum：算法思路与代码实现

2023-09-19 18:04:11

LeetCode 18 4Sum：算法剖析与实现

前言：

LeetCode 18 4Sum 是一道颇具挑战性的算法题，旨在考察我们解决复杂编程难题的能力。在这道题中，我们必须判断给定数组中是否存在四个元素之和等于目标值的场景。乍一看，这个问题似乎有些复杂，但通过仔细分析和分解，我们可以将其拆解成更容易理解的部分。

算法思路：

排序数组：
作为第一步，我们将给定的数组 nums 进行排序。排序数组可以帮助我们更有效地查找和比较元素，为后续步骤奠定基础。
双指针法：
接下来，我们将使用双指针法来解决这个问题。具体而言，我们将使用两个指针 i 和 j 从数组的两端向中间移动。在每个步骤中，我们将计算 i 和 j 指针所指向的元素之和，并将其与目标值 target 进行比较。
四数相加之和等于目标值：
如果 i 和 j 指针所指向的元素之和等于目标值，则意味着我们找到了满足要求的四元组。此时，我们将记录这些元素并在数组中继续寻找下一个满足条件的四元组。
调整指针位置：
如果 i 和 j 指针所指向的元素之和小于目标值，则我们将 i 指针向右移动，以增加元素之和。反之，如果 i 和 j 指针所指向的元素之和大于目标值，则我们将 j 指针向左移动，以减少元素之和。
跳过重复元素：
在移动指针的过程中，如果我们遇到重复元素，我们将跳过该元素，继续移动指针。这是因为重复元素不会对最终结果产生影响。
循环结束条件：
我们将继续执行上述步骤，直到 i 和 j 指针相遇或超过数组的中间位置。如果在循环结束时我们找到了至少一个满足条件的四元组，则返回 true，否则返回 false。

代码实现：

def fourSum(nums, target):
  """
  :type nums: List[int]
  :type target: int
  :rtype: List[List[int]]
  """

  # 排序数组
  nums.sort()

  # 结果列表
  result = []

  # 遍历数组
  for i in range(len(nums) - 3):
    # 跳过重复元素
    if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1]:
      continue

    # 设置左右指针
    left = i + 1
    right = len(nums) - 1

    # 寻找目标和
    while left < right:
      # 计算元素之和
      sum = nums[i] + nums[left] + nums[right]

      # 如果元素之和等于目标值
      if sum == target:
        # 记录四元组
        result.append([nums[i], nums[left], nums[right]])

        # 跳过重复元素
        while left < right and nums[left] == nums[left + 1]:
          left += 1
        while left < right and nums[right] == nums[right - 1]:
          right -= 1

        # 移动指针
        left += 1
        right -= 1

      # 如果元素之和小于目标值
      elif sum < target:
        # 移动左指针
        left += 1

      # 如果元素之和大于目标值
      else:
        # 移动右指针
        right -= 1

  # 返回结果
  return result