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C++ 优先算法 —— 三数之和(双指针)

3 人参与  2024年11月18日 12:41  分类 : 《随便一记》  评论

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目录

题目:三数之和 

1. 题目解析

2. 算法原理

①.  暴力枚举

②.  双指针算法

不漏的处理:

 去重处理:

 固定一个数 a 的优化:

3. 代码实现

Ⅰ.  暴力枚举(会超时 O(N³))

Ⅱ.  双指针算法 (O(N²))


题目:三数之和 

1. 题目解析

题目截图:

 

题目中所述的顺序不重要有两种情况:

最终选出来的几个三元组里,每个三元组里的数据顺序,是可以不用考虑的。最终选出来的几个三元组,三元组的顺序,也是可以不用考虑的。

题目中还要求元素不能相同:

 

 

题目的细节要求也就是:

最终选出来的几个三元组里面的元素是对应不同的 返回的三元组及其三元组里的数据的顺序不重要。 

  

题目给的示例二就是没有最终结果的情况

 

2. 算法原理

这道题有两种解法:

暴力枚举(但会超时)双指针算法

①.  暴力枚举

虽然暴力枚举会超时,这里还要介绍一下的,因为双指针解法就是基于暴力枚举进行优化的。

这里方法就是:排序+暴力枚举(从左往右)+去重

 这里排序去重要注意的是:

所以可以换个策略,先对原数组整个排序:

所以,也就是先排序,再暴力枚举(从左往右枚举),再去重。

这样套三个for循环就可以暴力枚举结果了

//伪代码演示for (int i = 0; i < n;) // 固定一个数a{    for (int j = i + 1; j < n;)     //依次固定枚举第二个数    {        for (int k = j + 1; k < n;)    //枚举第三个数        {            //查找符合的三元组,去重...        }    }            }

 (这里去重在下面双指针解法解释),这里套了三个for循环时间复杂度:O(N³)。

②.  双指针算法

这里双指针算法的解决方法就是:排序+双指针+去重

排序同上面暴力枚举,都先对一整个数组排序,再进行下面的处理。

这里举例一个已经排过序的新数组:

我们先固定一个数,这里先固定第一个数:

这里就转化成了和为s的两个数的问题,这里的s就是这个固定的数的相反数。也就是:

 所以这里解决步骤:

先对整个数组排序固定一个数 a(这里有个小优化,后续介绍)在该数后面的区间内,利用双指针算法快速找到两个数的和为 -a 的即可。

注意:这里只是找到了符合条件的情况,并没有去重。

接下来就是处理细节问题了,也就是去重确保所有符合条件的情况不落下(后面简称不漏) 。

和为s的两个数(这里会用到,详细介绍在此链接)

不漏的处理:

先控制指针找到符合情况:

这时可以看到是找到符合的情况了: 接下来就需要调整:

所以,也就是找到一种结果之后,不要停(两个指针不停),缩小区间(两指针都向内移动一步),继续寻找符合的情况。

 去重处理:

去重要考虑两种情况:

找到一种结果之后,left和right指针要跳过重复的元素(这里也就把第一个4给枚举完了)。但这里固定的 a 还是为-4,再继续枚举,是肯定都是重复结果的。所以当使用完一次双指针算法后,a也需要跳过重复的元素。

这里去重可能指针会越界,为了避免越界:

这里的越界问题不止对整个数组区间的越界,还有对要用双指针处理的区间可能会越界。

在实现去重代码时需要加个判断条件就可以解决:

要判断处理这个条件,既可避免越界if(left < right)        也就判断两个指针是否在相遇前

 固定一个数 a 的优化:

因为我们前面先排序该数组为升序了,所以固定数a就可以仅仅需要保证它≤0即可。 

if (nums[i] > 0){    break; // 小优化,数a为正数情况不用考虑,是一定不成立的}

 接下来实现代码。

3. 代码实现

题目链接:三数之和

Ⅰ.  暴力枚举(会超时 O(N³))

class Solution {public:    vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {        // 1.排序        sort(nums.begin(), nums.end());        vector<vector<int>> ret; // 用来存储所有的三元组        // 2.暴力枚举        int n = nums.size();        int i, j, k;        for (i = 0; i < n;) // 固定一个数a        {            for (j = i + 1; j < n;)     //依次固定枚举第二个数            {                for (k = j + 1; k < n;)    //枚举第三个数                {                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[k];                    if (sum == 0)                    {                        ret.push_back({ nums[i],nums[j],nums[k] });                    }                                        //去重                    ++k;                    while (k < n && nums[k] == nums[k - 1]) {                        ++k;                    }                }                //去重                ++j;                while (j < n && nums[j] == nums[j - 1]) {                    ++j;                }            }            //去重            ++i;            while (i < n && nums[i] == nums[i - 1]) {                ++i;            }        }        return ret;    }};

提交记录:

测试用例:

 

 

 

 

Ⅱ.  双指针算法 (O(N²))

class Solution {public:    vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {        // 1.排序        sort(nums.begin(), nums.end());        vector<vector<int>> ret; // 用来存储所有的三元组        // 2.利用双指针解决        int n = nums.size();        for (int i = 0; i < n;) // 固定一个数a        {            if (nums[i] > 0) {                break; // 小优化,数a为正数情况不用考虑,是一定不成立的            }            // 定义left,right,target通过双指针获取相加等于0的组合            int left = i + 1, right = n - 1, target = -nums[i];            while (left < right) {                int sum = nums[left] + nums[right];                if (sum > target) {                    --right;                } else if (sum < target) {                    ++left;                } else {                    // 将获取的三元组尾插ret里                    ret.push_back({nums[i], nums[left], nums[right]});                    // 将所有的情况获取--不漏,并去重                    // 缩小区间查找                    ++left;                    --right;                    // 去重left和right,注意区间越界问题                    while (left < right && nums[left] == nums[left - 1]) {                        ++left;                    }                    while (left < right && nums[right] == nums[right + 1]) {                        --right;                    }                }            }            // 注意去重i            ++i;            while (i < n && nums[i] == nums[i - 1]) {                ++i;            }        }        return ret;    }};

注:这里时间复杂度是O(N²)。 

提交记录:

 

 制作不易,若有不足之处或出问题的地方,请各位大佬多多指教 ,感谢大家的阅读支持!!!  

 


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