feat(MEDIUM): _18_fourSum

Author: wangpeng

src/pp/arithmetic/leetcode/_18_fourSum.java

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+package pp.arithmetic.leetcode;
+
+import pp.arithmetic.Util;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.List;
+
+/**
+ * Created by wangpeng on 2019-04-10.
+ * 18. 四数之和
+ * <p>
+ * 给定一个包含 n 个整数的数组 nums 和一个目标值 target，判断 nums 中是否存在四个元素 a，b，c 和 d ，使得 a + b + c + d 的值与 target 相等？找出所有满足条件且不重复的四元组。
+ * <p>
+ * 注意：
+ * <p>
+ * 答案中不可以包含重复的四元组。
+ * <p>
+ * 示例：
+ * <p>
+ * 给定数组 nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2]，和 target = 0。
+ * <p>
+ * 满足要求的四元组集合为：
+ * [
+ * [-1,  0, 0, 1],
+ * [-2, -1, 1, 2],
+ * [-2,  0, 0, 2]
+ * ]
+ *
+ * @see <a href="https://leetcode-cn.com/problems/4sum/">4sum</a>
+ */
+public class _18_fourSum {
+
+    public static void main(String[] args) {
+        _18_fourSum fourSum = new _18_fourSum();
+        List<List<Integer>> lists = fourSum.fourSum(new int[]{-3, -2, -1, 0, 0, 1, 2, 3}, 0);
+        for (int i = 0; i < lists.size(); i++) {
+            Util.printList(lists.get(i));
+        }
+    }
+
+    /**
+     * 解题思路：
+     * 1、先对数组进行排序
+     * 2、先用四个指针i1=0,i2=1,i3=len-2,i4=len-1，分别指向数组开头和结尾两处
+     * 3、先控制i1,i4不动，i2,i3向中心遍历，寻找满足条件的所有情况
+     * 4、i1,i4再想内部移动，重复步骤#3
+     * 5、注意遍历过程总重复数据的问题
+     * <p>
+     * 首次提交：
+     * 执行用时 : 77 ms, 在4Sum的Java提交中击败了64.43% 的用户
+     * 内存消耗 : 39.5 MB, 在4Sum的Java提交中击败了13.83% 的用户
+     * 时间复杂度在O(n^3)级别，待优化
+     * 优化方案：添加一些异常情况，提前终止遍历
+     * 优化提交：
+     * 执行用时 : 26 ms, 在4Sum的Java提交中击败了96.13% 的用户
+     * 内存消耗 : 39.7 MB, 在4Sum的Java提交中击败了13.83% 的用户
+     *
+     * @param nums
+     * @param target
+     * @return
+     */
+    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
+        List<List<Integer>> retList = new ArrayList<>();
+        int length = nums.length;
+        if (length < 4) {
+            return retList;
+        }
+        //先排序
+        Arrays.sort(nums);
+        //定义四个指针
+        int i1 = 0, i4 = length - 1;
+        int i2, i3;
+        while (i1 < length - 2) {
+            //添加终止条件
+            if (nums[i1] * 4 > target) {
+                break;
+            }
+            if (i1 >= i4 - 2 || nums[i1] + nums[i4] * 3 < target) {
+                i1 = getNextIndex(nums, i1);
+                i4 = length - 1;
+                continue;
+            }
+            i2 = i1 + 1;
+            i3 = i4 - 1;
+            while (i2 < i3) {
+                int sum = nums[i1] + nums[i2] + nums[i3] + nums[i4];
+                if (sum == target) {
+                    retList.add(Arrays.asList(nums[i1], nums[i2], nums[i3], nums[i4]));
+                    i2 = getNextIndex(nums, i2);
+                    i3 = getPreIndex(nums, i3);
+                    continue;
+                }
+                if (sum > target) {
+                    i3 = getPreIndex(nums, i3);
+                    continue;
+                }
+                if (sum < target) {
+                    i2 = getNextIndex(nums, i2);
+                    continue;
+                }
+            }
+            i4 = getPreIndex(nums, i4);
+        }
+
+        return retList;
+    }
+
+    /**
+     * 获取下个不重复index
+     *
+     * @param nums
+     * @param ci
+     * @return
+     */
+    private int getNextIndex(int[] nums, int ci) {
+        int c = nums[ci];
+        for (int i = ci + 1; i < nums.length; i++) {
+            if (nums[i] != c) {
+                return i;
+            }
+        }
+        return nums.length - 1;
+    }
+
+    /**
+     * 取前一个不重复的index
+     *
+     * @param nums
+     * @param ci
+     * @return
+     */
+    private int getPreIndex(int[] nums, int ci) {
+        int c = nums[ci];
+        for (int i = ci - 1; i >= 0; i--) {
+            if (nums[i] != c) {
+                return i;
+            }
+        }
+        return 0;
+    }
+}