LeetCode-探索-中级算法-数组和字符串-1. 三数之和(个人做题记录,不是习题讲解)

LeetCode-探索-中级算法-数组和字符串-1. 三数之和(个人做题记录,不是习题讲解)

LeetCode探索-中级算法:https://leetcode-cn.com/explore/interview/card/top-interview-questions-medium/

  1. 三数之和
  • 语言:java

  • 思路:只想到用多层for嵌套的解答方式,但是感觉会超时。

  • 参考代码1(47ms):先排序,然后用3个指针,头尾指针,然后还有一个是头指针下一个,两边往中间移动,然后寻找3值和为0;(说出来可能不信,我有想到过和这个差不多的,我以为这样也是会超时的)

https://blog.csdn.net/qq_35170267/article/details/81031368

class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        Arrays.sort(nums);
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if (nums[i] > 0) break;
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) continue;
            int j = nums.length - 1;
            int target = 0 - nums[i];
            int k = i + 1;
            while (k < j) {
                if (nums[k] + nums[j] == target) {
                    List<Integer> item = Arrays.asList(nums[i], nums[k], nums[j]);
                    result.add(item);
                    while (k < j && nums[k] == nums[k + 1]) k++;
                    while (k < j && nums[j] == nums[j - 1]) j--;
                    k++;j--;
                } else if (nums[k] + nums[j] < target) {
                    k++;
                } else {
                    j--;
                }
            }
        }
        return result;
    }
}
  • 参考代码2(20ms):其实和参考代码1没有本质区别,不过写法不太一样而已
class Solution {
    List<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        Arrays.sort(nums);
        
        if(nums == null && len <= 2)
            return res;
        
        for(int i = 0; i<len; i++){
            if(i != 0 && nums[i-1] == nums[i])
                continue;
            find(nums, i+1, len-1, nums[i]);
        }
        return res;
    }
    
    public void find(int[]nums, int left, int right, int target){
        while(left < right){
            if(target + nums[left] + nums[right] == 0){
                List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
                list.add(target);
                list.add(nums[left]);
                list.add(nums[right]);
                res.add(list);
                while(left < right && nums[left] == nums[left+1])
                    left++;
                while(left < right && nums[right] == nums[right-1])
                    right--;
                left++;
                right--;
            }
            else if(nums[left] + nums[right] + target < 0)
                left++;
            else
                right--;
        }
    }
}
  • 参考代码3(14ms):这个太过复杂了,虽然速度是比较快
class Solution {
    // 解题思路:
    // 一、计算当前数组最大、最小值;以及正数、负数、0各自的总数
    // 二、0的个数要是大于等于3,将{0,0,0}存入;若正数或者负数的个数为0,直接返回结果
    // 三、当前数组的最大、最小值更新:
    // 最大值 最多为 两倍最小值的相反数(max = -min * 2)
    // 最小值 最多为 两倍最大值的相反数(min = -max * 2)
    // 四、计算出每个数出现的次数,存入临时数组中,并将负数、正数存到各自的数组,做升序排序
    // 五、结果分三种情况
    // 两个一样的正数,一个负数
    // 两个一样的负数,一个正数
    // 三个不同的数
    // 六、从负数的数组从后开始遍历(nv);正数的数组从大于等于 负数 的 相反数 的 中位数开始遍历(pv = -nv / 2);第三个数 cv  = 0 - nv - pv 在 [nv, pv] 的区间中寻找,避免重复添加;把符合条件的数组添加到结果中。
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        if (nums.length < 3) return Collections.emptyList(); 
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>(); 
        int minValue = Integer.MAX_VALUE; 
        int maxValue = Integer.MIN_VALUE; 
        int negSize = 0, posSize = 0; 
        int zeroSize = 0; 
        for (int v : nums) { 
            if (v < minValue) minValue = v; 
            if (v > maxValue) maxValue = v; 
            if (v > 0) posSize++; 
            else if (v < 0) negSize++; 
            else zeroSize++; 
        }
        if (zeroSize >= 3) res.add(Arrays.asList(0, 0, 0));//输出 三个 0 的情况 
        if (negSize == 0 || posSize == 0) return res;
        //此时minValue一定为负数,maxValue一定为正数
        //如果maxValue > -2*minValue,那么大于 -2*minValue的元素肯定不会是答案,可以排除掉,所以更新maxValue
        if (minValue * 2 + maxValue > 0) maxValue = -minValue * 2; 
        //同理更新minValue
        else if (maxValue * 2 + minValue < 0) minValue = -maxValue * 2;
        //自己构建一个hashmap,值表示元素重复次数,注意java数组默认值为 0
        int[] map = new int[maxValue - minValue + 1];
        int[] negs = new int[negSize];
        int[] poses = new int[posSize];
        negSize = 0;
        posSize = 0;
        for (int v : nums) {
            if (v >= minValue && v <= maxValue) {//只保留在[minValue,maxValue]区间内的元素
                if (map[v - minValue]++ == 0) {//计数加去重
                    if (v > 0) poses[posSize++] = v;//poses数组存所有去重后的正值
                    else if (v < 0) negs[negSize++] = v;//negs数组存所有去重后的负值 
                }
            }
        }
        //正负数两数组排序
        Arrays.sort(poses, 0, posSize);
        Arrays.sort(negs, 0, negSize);
        int basej = 0;
        for (int i = negSize - 1; i >= 0; i--) {//负数数组从后往前遍历
            int nv = negs[i];//nv为当前负数值
            //minp = -nv/2,相当于三元组中另外两元素的平均值,即为另两个元素中较小值的上界,较大值的下界
            int minp = (-nv) >>> 1;
            //定位到正数数组中值刚好小于平均值的元素(这个地方应该还可以优化为使用二分查找)
            while (basej < posSize && poses[basej] < minp) basej++;
            for (int j = basej; j < posSize; j++) {//正数数组从大于等于平均值的元素开始遍历
                int pv = poses[j];//pv 为当前正数值
                int cv = 0 - nv - pv;//cv 为要寻找的另一个值
                //目标值 cv 应该在 [nv,pv] 当中
                //如果不限制cv<=pv,当nv为奇数时,有可能会重复输出
                if (cv >= nv && cv <= pv) {
                    if (cv == nv) {
                        if (map[nv - minValue] > 1)//两个相同的负数和一个正数的情况
                            res.add(Arrays.asList(nv, nv, pv));
                    } else if (cv == pv) {
                        if (map[pv - minValue] > 1)//两个相同的正数和一个负数的情况
                            res.add(Arrays.asList(nv, pv, pv));
                    } else {
                        if (map[cv - minValue] > 0)//三个不同元素的情况
                            res.add(Arrays.asList(nv, cv, pv));
                    }
                } else if (cv < nv) break;//如果 cv 小于 nv了,表明这种情况会在后面寻找,为避免重复输出,跳出循环
            }
        }
        return res;
    }
}
  • 参考2后重写(34ms):参考1后重写的代码基本和参考1差不多,但是一直超时,就算了。h后面知道自己之前大概哪里超时了,就是遇到相同元素前后指针往中间靠拢的时候漏+1or-1了
class Solution {
    List<List<Integer>> res = new ArrayList();
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        if(len<2)
            return res;
        Arrays.sort(nums);
        for(int i = 0 ; i < len && nums[i] <= 0; ++i){
            if(i > 0 && nums[i] == nums[i-1])
                continue;//跳过重复的数字
            three(nums,nums[i],i+1,len-1);
        }
        return res;
    }
    
    public void three(int[] nums, int tmp, int head, int tail){
        while(head < tail){
            if(tmp+nums[head]+nums[tail]==0){
                List<Integer> mem = new ArrayList();
                mem.add(tmp);
                mem.add(nums[head]);
                mem.add(nums[tail]);
                res.add(mem);
                while(head < tail && nums[head] == nums[head+1])
                    ++head;
                while(head < tail && nums[tail] == nums[tail-1])
                    --tail;
                ++head;
                --tail;
            }else if(tmp+nums[head]+nums[tail] < 0){
                ++head;
            }else{
                --tail;
            }
        }
    }
}

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