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第十五题:三数之和

题目描述

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。

实现思路

首先对数组进行排序,然后遍历数组,对于每一个数 nums[i],设定两个指针 left 和 right 分别指向 i+1 和 n-1 的位置,计算三数之和,根据和与 0 的大小关系移动指针。为了避免重复解,在遍历过程中需要跳过重复的元素。

算法实现

C
#include <stdlib.h>

void findThreeSum(int* nums, int numsSize, int i, int target, int** triplets, int* returnSize) {
    int left = i + 1;
    int right = numsSize - 1;
    while (left < right) {
        int sum = nums[i] + nums[left] + nums[right];
        if (sum == target) {
            (*returnSize)++;
            (*triplets)[(*returnSize)-1][0] = nums[i];
            (*triplets)[(*returnSize)-1][1] = nums[left];
            (*triplets)[(*returnSize)-1][2] = nums[right];
            do { left++; } while (nums[left] == nums[left - 1] && left < right);
            do { right--; } while (nums[right] == nums[right + 1] && left < right);
        } else if (sum < target) {
            left++;
        } else {
            right--;
        }
    }
}

int** threeSum(int* nums, int numsSize, int** returnSize) {
    qsort(nums, numsSize, sizeof(int), compare);
    int* result = malloc(sizeof(int) * 3 * numsSize);
    *returnSize = 0;
    if (!nums || numsSize < 3) return &result;
    for (int i = 0; i < numsSize - 2; i++) {
        if (i == 0 || nums[i] != nums[i - 1]) {
            findThreeSum(nums, numsSize, i, 0, &result, returnSize);
        }
    }
    return &result;
}
Python
def threeSum(nums):
    nums.sort()
    result = []
    for i in range(len(nums) - 2):
        if i == 0 or nums[i] != nums[i - 1]:
            left, right = i + 1, len(nums) - 1
            while left < right:
                total = nums[i] + nums[left] + nums[right]
                if total == 0:
                    result.append([nums[i], nums[left], nums[right]])
                    while nums[left] == nums[left + 1] and left < right:
                        left += 1
                    while nums[right] == nums[right - 1] and left < right:
                        right -= 1
                    left += 1
                    right -= 1
                elif total < 0:
                    left += 1
                else:
                    right -= 1
    return result
Java
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < nums.length - 2; i++) {
            if (i == 0 || nums[i] != nums[i - 1]) {
                int left = i + 1, right = nums.length - 1, target = 0 - nums[i];
                while (left < right) {
                    if (nums[left] + nums[right] == target) {
                        result.add(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right]));
                        while (nums[left] == nums[left + 1]) left++;
                        while (nums[right] == nums[right - 1]) right--;
                        left++;
                        right--;
                    } else if (nums[left] + nums[right] < target) {
                        left++;
                    } else {
                        right--;
                    }
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

时间复杂度

时间复杂度为 O(n^2),其中 n 是数组的长度。首先我们对数组进行了排序,排序的时间复杂度为 O(n log n),之后我们对每一个元素执行了两重循环来查找可能的解,这一步的时间复杂度为 O(n^2)。因此,总体的时间复杂度是 O(n^2)。空间复杂度主要取决于排序的空间开销以及存储结果的空间开销,通常为 O(1) 或者 O(n) 取决于排序算法的具体实现。


http://www.kler.cn/a/292507.html

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