力扣18(java)-四数之和（中等）

题目：

给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：

0 <= a, b, c, d < n
a、b、c 和 d 互不相同
nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target
你可以按 任意顺序 返回答案 。

 

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]]
示例 2：

输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8
输出：[[2,2,2,2]]
 

提示：

1 <= nums.length <= 200
-10⁹ <= nums[i] <= 10⁹
-10⁹ <= target <= 10⁹

来源：力扣（LeetCode）
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解题思路：

参考官方题解

排序+双指针：先给数组nums进行升序排序，两个for循环确定前两个数，然后使用双指针确定后两个数，需要考虑以下几种情况进行剪枝：

• 在确定第一个数之后，如果nums[i] + nums[i+1] + nums[i+2] + nums[i+3] > target ，代表第一个数与之邻进的三个最小数之和都大于目标值了，则说明后面剩下的三个数无论取什么值，四数之和一定大于target，则需要退出第一轮循环；
• 在确定第一个数之后，如果nums[i] + nums[n-3] + nums[n-2] + nums[n-1] < target ，代表第一个数与数组中的三个最大数之和都小于目标值了，则说明后面剩下的三个数无论取什么值，四数之和一定小于target，则需要进入下一轮循环，枚举nums[i+1]；
• 在确定前两个数之后，如果nums[i] + nums[j] + nums[j+1] + nums[j+2] > target ，说明剩下的两个数，无论取什么值，四个数之和一定会大于taret，因此退出第二层循环；
• 在确定前两个数之后，如果nums[i] + nums[j] + nums[n-2] + nums[n-1] < target ，说明剩下的两个数，无论取什么值，四个数之和一定会小于taret，因此进入下一轮，枚举nums[j+1]；

使用双指针：左右指针分别指向下标 j+1和下标 n-1。每次计算四个数的和sum，并进行如下操作：

如果和 sum == target，则将枚举到的四个数加到答案中，然后将左指针右移直到遇到不同的数，将右指针左移直到遇到不同的数；

如果和sum < target，则将左指针右移一位；

如果和sum > target，则将右指针左移一位。

java代码：

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<List<Integer>>();
        int n = nums.length;
        //如果数组的长度小于4
        if(n < 4) return res;
        //对数组进行排序
        Arrays.sort(nums);
        //第一个数，只能遍历到倒数第4位
        for(int i = 0; i < n-3; i++){
            //：先去掉重复值
            if(i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue;
            //如果邻近的四个数大于target,则退出
            if((long)nums[i] + nums[i+1] + nums[i+2] + nums[i+3] > target) break;
            //如果与最大的三个数相加小于target,则说明nums[i]小了，需要进入新一轮循环
            if((long)nums[i] + nums[n-3] + nums[n-2] + nums[n-1] < target) continue;
            //确定第二个数
            for(int j = i+1; j < n-2; j++){
                //去重
                if(j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) continue;
                //如果和j邻近的两个数和前两个相加之和大于target,则退出
                if((long)nums[i] + nums[j] + nums[j+1] + nums[j+2] > target) break;
                //如果与最大的三个数相加小于target,则说明nums[i]小了，需要进入新一轮循环
                if((long)nums[i] + nums[j] + nums[n-2] + nums[n-1] < target) continue;
                //确定了两个数之后，后两个数使用双指针
                int L = j + 1;
                int R = n - 1;
                while(L < R){
                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[L] + nums[R];
                    if(sum == target){
                        res.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[L], nums[R]));
                        //跳过重复数
                        while(L < R && nums[L] == nums[L + 1]) L++;
                        while(L < R && nums[R] == nums[R - 1]) R--;
                        L++;
                        R--;
                    }else if(sum < target){
                        L++;
                    }else{
                        R--;
                    }
                }
            }
        }
        return res;
    }
}

2023-05-11补充：

代码随想录思路： 参考代码随想录文字讲解  &&  代码随想录视频讲解

细节：

①剪枝优化：如果还是只单纯比较nums[i] > target就剪枝，例如：[-4, -1, 0, 0] target = -5，nums[i] = -4 > t-5，剪枝的话后面就会错过答案所有应该加条件变成：nums[i] > target && nums[i] > 0，因为如果这时nums[i] 已经大于target了，nums[i]大于0，i 后面的数都大于0，越加越大，是不会等于target的这时候剪枝就正好。

②由于多了一层循环，故需要多一次剪枝和去重。

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
       List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
       Arrays.sort(nums);
       if (nums.length < 4) return ans;
       for (int i = 0; i < nums.length; i++){
           //剪枝，如果nums[i] > 0, nums[i] > target后面相加会越来越大
           if (nums[i] > target && nums[i] > 0) break;
           //第一层去重
           if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue;
           for (int k = i + 1; k < nums.length; k++){
               //第二层剪枝
               int sum1 = nums[i] + nums[k];
               if (sum1 > target && sum1 > 0) break;
               //第二层去重
               if (k > i+1 && nums[k] == nums[k-1]) continue;
               //开始运用双指针
               int left = k + 1, right = nums.length - 1;
               while (left < right){
                   long sum = nums[i] + nums[k] + nums[left] + nums[right];
                   if (sum > target){
                       right--;
                   }else if (sum < target){
                       left++;
                   }else {
                       ans.add(Arrays.asList(nums[i], nums[k], nums[left], nums[right]));
                       //对left和right去重
                       while (left < right && nums[left] == nums[left + 1]) left++;
                       while (left < right && nums[right] == nums[right - 1]) right--;
                       left++;
                       right--;
                   }
               }
           }
       }
       return ans;
    }
}

小知识：

List<String> list = Arrays.asList("a","b","c")：将数组转换成List集合

注意：

（1）该方法适用于对象型数据的数组（String、Integer...）;

（2）该方法不建议使用于基本数据类型的数组（byte,short,int,long,float,double,boolean）;

（3）该方法将数组与List列表链接起来：当更新其一个时，另一个自动更新;

（4）不支持add()、remove()、clear()等方法。