力扣刷题15. 三数之和(Java)

题目

给定一个包含 n 个整数的数组 nums，判断 nums 中是否存在三个元素 a，b，c ，使得 a + b + c = 0 ？找出所有满足条件且不重复的三元组。

注意：答案中不可以包含重复的三元组。

例如, 给定数组 nums = [-1, 0, 1, 2, -1, -4]，

满足要求的三元组集合为：
[
  [-1, 0, 1],
  [-1, -1, 2]
]

思路

暴力法搜索为 O(N^3)时间复杂度，可通过双指针动态消去无效解来优化效率。
双指针法铺垫： 先将给定 nums 排序，复杂度为 O(NlogN)。
双指针法思路： 固定 3 个指针中最左（最小）数字的指针 k，双指针 i，j 分设在数组索引 (k, len(nums))两端，通过双指针交替向中间移动，记录对于每个固定指针 k 的所有满足 nums[k] + nums[i] + nums[j] == 0 的 i,j 组合：
当 nums[k] > 0 时直接break跳出：因为 nums[j] >= nums[i] >= nums[k] > 0，即 3 个数字都大于 0，在此固定指针 k 之后不可能再找到结果了。
当 k > 0且nums[k] == nums[k - 1]时即跳过此元素nums[k]：因为已经将 nums[k - 1] 的所有组合加入到结果中，本次双指针搜索只会得到重复组合。
i，j 分设在数组索引 (k, len(nums))两端，当i < j时循环计算s = nums[k] + nums[i] + nums[j]，并按照以下规则执行双指针移动：
当s < 0时，i += 1并跳过所有重复的nums[i]；
当s > 0时，j -= 1并跳过所有重复的nums[j]；
当s == 0时，记录组合[k, i, j]至res，执行i += 1和j -= 1并跳过所有重复的nums[i]和nums[j]，防止记录到重复组合。

解答

class Solution {
    public List> threeSum(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        List> res = new ArrayList<>();
        for(int k = 0; k < nums.length - 2; k++){
            if(nums[k] > 0) break;
            if(k > 0 && nums[k] == nums[k - 1]) continue;
            int i = k + 1, j = nums.length - 1;
            while(i < j){
                int sum = nums[k] + nums[i] + nums[j];
                if(sum < 0){
                    while(i < j && nums[i] == nums[++i]);
                } else if (sum > 0) {
                    while(i < j && nums[j] == nums[--j]);
                } else {
                    res.add(new ArrayList(Arrays.asList(nums[k], nums[i], nums[j])));
                    while(i < j && nums[i] == nums[++i]);
                    while(i < j && nums[j] == nums[--j]);
                }
            }
        }
        return res;
    }
}