[LeetCode] 4Sum 四数之和

Given an array S of n integers, are there elements a, b, c, and d in S such that a + b + c + d = target? Find all unique quadruplets in the array which gives the sum of target.

Note:

Elements in a quadruplet (a,b,c,d) must be in non-descending order. (ie, a ≤ b ≤ c ≤ d)
The solution set must not contain duplicate quadruplets.

    For example, given array S = {1 0 -1 0 -2 2}, and target = 0.

    A solution set is:

    (-1,  0, 0, 1)

    (-2, -1, 1, 2)

    (-2,  0, 0, 2)

LeetCode 中关于数字之和还有其他几道，分别是 Two Sum ，3Sum ，3Sum Closest，虽然难度在递增，但是整体的套路都是一样的，在这里为了避免重复项，我们使用了 STL 中的 TreeSet，其特点是不能有重复，如果新加入的数在 TreeSet 中原本就存在的话，插入操作就会失败，这样能很好的避免的重复项的存在。此题的 O(n^3) 解法的思路跟 3Sum 基本没啥区别，就是多加了一层 for 循环，其他的都一样，代码如下：

解法一：

class Solution {

public:

    vector<vector<int>> fourSum(vector<int> &nums, int target) {

        set<vector<int>> res;

        sort(nums.begin(), nums.end());

        for (int i = ; i < int(nums.size() - ); ++i) {

            for (int j = i + ; j < int(nums.size() - ); ++j) {

                if (j > i +  && nums[j] == nums[j - ]) continue;

                int left = j + , right = nums.size() - ;

                while (left < right) {

                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];

                    if (sum == target) {

                        vector<int> out{nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]};

                        res.insert(out);

                        ++left; --right;

                    } else if (sum < target) ++left;

                    else --right;

                }

            }

        }

        return vector<vector<int>>(res.begin(), res.end());

    }

};

但是毕竟用 TreeSet 来进行去重复的处理还是有些取巧，可能在 Java 中就不能这么做，那么还是来看一种比较正统的做法吧，手动进行去重复处理。主要可以进行的有三个地方，首先在两个 for 循环下可以各放一个，因为一旦当前的数字跟上面处理过的数字相同了，那么找下来肯定还是重复的。之后就是当 sum 等于 target 的时候了，在将四个数字加入结果 res 之后，left 和 right 都需要去重复处理，分别像各自的方面遍历即可，参见代码如下：

解法二：

class Solution {

public:

    vector<vector<int>> fourSum(vector<int> &nums, int target) {

        vector<vector<int>> res;

        int n = nums.size();

        sort(nums.begin(), nums.end());

        for (int i = ; i < n - ; ++i) {

            if (i >  && nums[i] == nums[i - ]) continue;

            for (int j = i + ; j < n - ; ++j) {

                if (j > i +  && nums[j] == nums[j - ]) continue;

                int left = j + , right = n - ;

                while (left < right) {

                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];

                    if (sum == target) {

                        vector<int> out{nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]};

                        res.push_back(out);

                        while (left < right && nums[left] == nums[left + ]) ++left;

                        while (left < right && nums[right] == nums[right - ]) --right;

                        ++left; --right;

                    } else if (sum < target) ++left;

                    else --right;

                }

            }

        }

        return res;

    }

};