15. 3Sum[M]三数之和

野性酷女 2021-11-23 07:04 384阅读 0赞

# 题目 #

Given an array nums of n integers, are three elements a, b, c in nums such that a+b+c=0? Find all unique triplets in the array which gives the sum of zero.  
**Note：**  
The solution set must not contain duplicate triplets.  
**Example：**  
> Given array nums = \[-1, 0, 1, 2, -1, -4\],  
A solution set is:  
\[\[-1, 0, 1\],\[-1, -1, 2\]\]

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# 思路 #

双指针法变种——三指针法（这里的指针指的是数组下标）

*  要保证三个数a+b+c=0；
    
     *  至少要保证有一个数是0或者负数，
     *  但是由于数组是乱序排列的，很难直接判断是否有0或负数，于是想到将数组排序
 *  将等式改写为b+c = -a，如何找到
    
     *  首先保证a是非正数（0或负数）
     *  如何找到b和c使之与-a相等？
        
         *  定义中间指针p2、尾指针p3,移动的方向为往中间移动

![5cc2b50f091b7.jpg][]

图1：指针移动示意图

*  不能有重复结果
    
     *  在最外层循环时，跳过已经判断过的数字
     *  p2、p3往中间移动时，跳过重复元素

于是  
**Step1：**将数组排序  
**Step2：**以第一个数p1作为最外层循环，其中如果第一个数如果为正，说明和不可能为0  
**Step3：**定义中间指针p2，尾指针p3，

*  如果num\[p2\] + num\[p3\] > -nums\[p1\]，则说明和太小了，应该往数值大的方向的移动，p2++
 *  如果num\[p2\] + num\[p3\] < -nums\[p1\]，则说明和太大了，应该往数值小的方向的移动，p3--
 *  如果num\[p2\] + num\[p3\] = -nums\[p1\]，将结果保存，同时将p2、p3往中间移动，为了保证结果的唯一性，需要跳过重复元素

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# Tips #

### 列表方法（python） ###

方法是作用于Python中特定类型对象的函数。列表类型拥有9个只作用于列表的方法，分为两类

*  改变列表的方法
 *  不改变列表的方法

以列表`aList = [ 2, 1, 3, 'a', 4 ]`为例（假设每个方法下的例子都是独立的，不会互相影响）：

##### 1. 不修改列表的方法 #####

*  `index(x)`返回列表中与x值相等的第一个元素的索引。如果在列表中没有找到这样的元素，Python将报错。

aList.index(3)   #输出2

*  `count(x)`返回列表中x出现的次数。如果列表中不包含x，返回0。

aList.count(1)    #输出1

##### 2. 修改列表的方法 #####

*  `append(x)`在列表的末尾添加元素。列表长度增加1，如果append的参数时列表，则该列表（包括方括号）将作为单个元素加入列表中。

aList.append(5)     #输出是[2, 1, 3, 'a', 4, 5]
    aList.append([5, 6, 7]) #输出是[2, 1, 3, 'a', 4,  [5, 6, 7] ]

*  `pop()`删除列表末尾的元素，并返回此元素。列表变短，少了一个元素。如果指定索引值，则array.pop(index)将删除该索引位置的元素并返回该项。

aList.pop()    #输出4

*  `extend(A)`需要一个集合作为参数。将该集合中的每个元素添加到列表的末尾，从而扩展列表。

anotherList=[5, 6]
    aList.extend(anotherList)  #输出是[2, 1, 3, 'a', 4, 5, 6]

*  `insert(index, x)`在指定位置插入元素。第一个参数是元素插入前的索引。如果x是一个列表，则该列表（包括方括号）将作为单个元素加入列表中。

aList.insert(2, 'b')     #输出是[2, 1, 'b', 3, 'a', 4]

*  `remove(x)`删除列表中第一个值为x的元素。如果没有该元素，将出错。

aList.remove(2)     #输出是[1, 3, 'a', 4]

*  `sort()`将列表中的元素进行排序。与sorted函数比较，sorted返回排好序的列表，但是不改变原列表。如果要对列表的列表进行排序，则只考虑每个列表的首元素。

aList.sort()     #输出是[1, 2, 3, 4, 'a']

*  `reverse()`将列表中的元素反向排列。

aList.reverse()     #输出是['a', 4, 3, 2, 1]

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# C++ #

vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {
    
      vector<vector<int> > resVec;
      sort(nums.begin(),nums.end());  //将nums从小到大排序
    
      for(int p1=0;p1<nums.size();p1++){
        if(nums[p1] >0)  //如果第一个数为正数，说明肯定不存在三个数
          return resVec;
        if(p1>0 && nums[p1] == nums[p1-1])  //由于结果需要唯一性，故去除nums中的重复元素
          continue;
        int p2 = p1+1;//中间指针
        int p3 = nums.size()-1;//尾指针
        while(p2<p3){
          int a = nums[p1];//非正
          int b = nums[p2];
          int c = nums[p3];
          if(b+c== -a){
            vector<int> tempVec(3);
            tempVec[0] = a;
            tempVec[1] = b;
            tempVec[2] = c;
            resVec.push_back(tempVec);
            while (p2 < p3 && nums[p2] == nums[p2 + 1])  //去除重复元素
               p2++;
            while (p2 < p3 && nums[p3 - 1] == nums[p3])  //去除重复元素
               p3--;
            p2++;
            p3--;       
          }
          else if(b+c < -a){   //如果b+c之和小于-a，说明和太小了，应该往数值大的方向的移动
            p2++;
          }
          else{  //反之，如果b+c之和大于-a，说明和太大了，应该往数值小的方向的移动
            p3--;
          }
        }       
      }
      return resVec;
    }

# Python #

class Solution(object):
        def threeSum(self, nums):
            """
            :type nums: List[int]
            :rtype: List[List[int]]
            """
            
            nums.sort() 
            result = [  ]
            
            for p1 in range(len(nums)):
                if nums[p1] > 0:
                    return result
                if p1 > 0 and nums[p1] == nums[p1-1]:
                    continue
                
                p2 = p1 + 1
                p3 = len(nums) - 1
                
                while p2 < p3:
                    a = nums[p1]
                    b = nums[p2]
                    c = nums[p3]
                    
                    if(b + c == -a):
                        result.append([a, b, c])
                        while p2 < p3 and nums[p2] == nums[p2+1]:
                            p2 += 1
                        while p2 < p3 and nums[p3-1] == nums[p3]:
                            p3 -= 1
                        p2 += 1
                        p3 -= 1
                    elif(b + c < -a):
                        p2 += 1
                    else:
                        p3 -= 1
                         
            return result

# 参考 #

\[1\] Python入门经典

转载于:https://www.cnblogs.com/Jessey-Ge/p/10993487.html

[5cc2b50f091b7.jpg]: https://i.loli.net/2019/04/26/5cc2b50f091b7.jpg