18. 四数之和 中等 排序后双指针 剪枝提高效率

18. 四数之和
    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

思路

这题是三数之和的一个变形，做法是一样的：排序后三重循环，最后一重循环双指针判断。有意思的是如果仅仅是这样时间是24ms,beat17%,而其他答案中最快的代码使用同样的算法+剪枝就能到到2msbeat100，可见剪枝的重要性。

23ms:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
    	int n=nums.length;
    	List<List<Integer>> ans =new ArrayList<>();
    	Arrays.sort(nums,0,n);
    	if(n<4)return ans;
        for(int i=0;i<n;++i){
        	if(i!=0&&nums[i]==nums[i-1])continue;
        	for(int j=i+1;j<n;++j){
        		if(j!=i+1&&nums[j]==nums[j-1])continue;
        		int p=n-1;
        		for(int k=j+1;k<n;++k){
        			if(k!=j+1&&nums[k]==nums[k-1])continue;
        			int x=target-nums[i]-nums[j]-nums[k];
        			while(p>k&&nums[p]>x)p--;
        			if(p==k)continue;
        			if(nums[p]==x){
        				List<Integer> list=new ArrayList<>();
        				list.add(nums[i]);
        				list.add(nums[j]);
        				list.add(nums[k]);
        				list.add(nums[p]);
        				ans.add(list);
        			}
        		}
        	}
        }
        return ans;
    }
}

剪枝：
下面的4行剪枝代码中：(累加，不是分别
加第一行：14ms
加第二行：5ms
加第三行：3ms
加第四行：2ms，beat100

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
    	int n=nums.length;
    	List<List<Integer>> ans =new ArrayList<>();
    	Arrays.sort(nums,0,n);
    	if(n<4)return ans;
        for(int i=0;i<n-3;++i){
        	if(i!=0&&nums[i]==nums[i-1])continue;
        	if((long)nums[i]+nums[i+1]+nums[i+2]+nums[i+3]>target)break;
        	if((long)nums[i]+nums[n-1]+nums[n-2]+nums[n-3]<target)continue;
        	for(int j=i+1;j<n-2;++j){
                if((long)nums[i]+nums[j]+nums[j+1]+nums[j+2]>target)break;
                if((long)nums[i]+nums[j]+nums[n-1]+nums[n-2]<target)continue;
        		if(j!=i+1&&nums[j]==nums[j-1])continue;
        		int p=n-1;
        		for(int k=j+1;k<n-1;++k){
        			if(k!=j+1&&nums[k]==nums[k-1])continue;
        			int x=target-nums[i]-nums[j]-nums[k];
        			while(p>k+1&&nums[p]>x)p--;
        			if(p==k)continue;
        			if(nums[p]==x){
        				List<Integer> list=new ArrayList<>();
        				list.add(nums[i]);
        				list.add(nums[j]);
        				list.add(nums[k]);
        				list.add(nums[p]);
        				ans.add(list);
        			}
        		}
        	}
        }
        return ans;
    }
}