三数之和进阶版：四数之和问题｜Java 刷题打卡-一一网

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题目描述

这是 LeetCode 上的 18. 四数之和 ，难度为中等。

Tag : 「双指针」、「排序」、「n 数之和」

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。

注意：答案中不可以包含重复的四元组。

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]]
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示例 2：

输入：nums = [], target = 0

输出：[]
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提示：

0 <= nums.length <= 200
– $10^9$ <= nums[i] <= $10^9$
– $10^9$ <= target <= $10^9$

排序 + 双指针

这道题的思路和「15. 三数之和（中等）」、「16. 最接近的三数之和（中等）」类似。

对数组进行排序，使用四个指针 i、j 、k 和 p 分别代表要找的四个数。

通过枚举 i 确定第一个数，枚举 j 确定第二个数，另外两个指针 k 和 p 分别从左边 j + 1 和右边 n - 1 往中间移动，找到满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] + nums[p] == t 的所有组合。
k 和 p 指针的移动逻辑，分情况讨论 sum = nums[i] + nums[j] + nums[k] + nums[p] ：
- sum > target：p 左移，使 sum 变小
- sum < target：k 右移，使 sum 变大
- sum = target：将组合加入结果集，k 右移继续进行检查

题目要求不能包含重复元素，所以我们要对 i、j 和 k 进行去重，去重逻辑是对于相同的数，只使用第一个。

代码：

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int t) {
        Arrays.sort(nums);
        int n = nums.length;
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) { // 确定第一个数
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) continue; // 对第一个数进行去重（相同的数只取第一个）
            for (int j = i + 1; j < n; j++) { // 确定第二个数
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) continue; // 对第二个数进行去重（相同的数只取第一个）
                // 确定第三个数和第四个数
                int k = j + 1, p = n - 1;
                while (k < p) {
                
                    // 对第三个数进行去重（相同的数只取第一个）
                    while (k > j + 1 && k < n && nums[k] == nums[k - 1]) k++; 
                    // 如果 k 跳过相同元素之后的位置超过了 p，本次循环结束
                    if (k >= p) break;
                    
                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[k] + nums[p];
                    if (sum == t) {
                        ans.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[k], nums[p]));
                        k++;
                    } else if (sum > t) {
                        p--;
                    } else if (sum < t) {
                        k++;
                    }
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}
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