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Add solution 018 [Java]

Author: yanglbme

solution/018.4Sum/README.md

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+## 四数之和
+### 题目描述
+
+给定一个包含 n 个整数的数组 nums 和一个目标值 target，
+判断 nums 中是否存在四个元素 a，b，c 和 d ，
+使得 a + b + c + d 的值与 target 相等？
+找出所有满足条件且不重复的四元组。
+
+注意：
+
+答案中不可以包含重复的四元组。
+
+示例：
+
+给定数组 nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2]，和 target = 0。
+
+满足要求的四元组集合为：
+[
+  [-1,  0, 0, 1],
+  [-2, -1, 1, 2],
+  [-2,  0, 0, 2]
+]
+
+
+### 解法
+1. 将数组排序
+2. 先假设确定一个数 nums[i] 将 4Sum 问题转换为 3Sum 问题；
+3. 再假设确定一个数将 3Sum 问题转换为 2Sum 问题；
+4. 对排序数组，用首尾指针向中间靠拢的思路寻找满足 target 的 nums[l] 和 nums[k]
+
+```java
+class Solution {
+    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
+                
+		List<List<Integer>> re = new ArrayList<>();
+        if(nums == null || nums.length < 4) {
+            return  re;
+        }
+        Arrays.sort(nums);
+        for (int i = 0; i < nums.length - 3; i++) {
+		
+            // 当 nums[i] 对应的最小组合都大于 target 时，后面大于 nums[i] 的组合必然也大于 target，
+            if(nums[i] + nums[i+1] + nums[i+2] + nums[i+3] > target) {
+                break;
+            }
+            // 当 nums[i] 对应的最大组合都小于 target 时， nums[i] 的其他组合必然也小于 target
+            if(nums[i] + nums[nums.length-3] + nums[nums.length-2] + nums[nums.length-1] < target) {
+                continue;
+            }
+
+            int firstNum = nums[i];
+            for (int j = i + 1; j < nums.length - 2; j++) {
+
+                // nums[j] 过大时，与 nums[i] 过大同理
+                if(nums[i] + nums[j] + nums[j+1] + nums[j+2] > target) {
+                    break;
+                }
+                // nums[j] 过小时，与 nums[i] 过小同理
+                if(nums[i] + nums[j] + nums[nums.length-2] + nums[nums.length-1] < target) {
+                    continue;
+                }
+
+                int twoSum = target - nums[i] - nums[j];
+                int l = j + 1;
+                int k = nums.length - 1;
+                while (l < k) {
+                    int tempSum = nums[l] + nums[k];
+                    if(tempSum == twoSum) {
+                        ArrayList<Integer> oneGroup = new ArrayList<>(4);
+                        oneGroup.add(nums[i]);
+                        oneGroup.add(nums[j]);
+                        oneGroup.add(nums[l++]);
+                        oneGroup.add(nums[k--]);
+                        re.add(oneGroup);
+                        while (l < nums.length && l < k && nums[l] == oneGroup.get(2) && nums[k] == oneGroup.get(3)) {
+                            l++;k--;
+                        }
+                    }
+                    else if(tempSum < twoSum) {
+                        l++;
+                    }
+                    else {
+                        k--;
+                    }
+                }
+                // 跳过重复项
+                while ((j < nums.length - 2) && (twoSum + nums[i] + nums[j+1] == target)) {
+                    j++;
+                }
+            }
+            // 跳过重复项
+            while (i < nums.length - 3 && nums[i+1] == firstNum){
+                i++;
+            }
+        }
+        return re;
+    }
+}
+```

solution/018.4Sum/Solution.java

@@ -0,0 +1,67 @@
+class Solution {
+    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
+                
+		List<List<Integer>> re = new ArrayList<>();
+        if(nums == null || nums.length < 4) {
+            return  re;
+        }
+        Arrays.sort(nums);
+        for (int i = 0; i < nums.length - 3; i++) {
+		
+            // 当 nums[i] 对应的最小组合都大于 target 时，后面大于 nums[i] 的组合必然也大于 target，
+            if(nums[i] + nums[i+1] + nums[i+2] + nums[i+3] > target) {
+                break;
+            }
+            // 当 nums[i] 对应的最大组合都小于 target 时， nums[i] 的其他组合必然也小于 target
+            if(nums[i] + nums[nums.length-3] + nums[nums.length-2] + nums[nums.length-1] < target) {
+                continue;
+            }
+
+            int firstNum = nums[i];
+            for (int j = i + 1; j < nums.length - 2; j++) {
+
+                // nums[j] 过大时，与 nums[i] 过大同理
+                if(nums[i] + nums[j] + nums[j+1] + nums[j+2] > target) {
+                    break;
+                }
+                // nums[j] 过小时，与 nums[i] 过小同理
+                if(nums[i] + nums[j] + nums[nums.length-2] + nums[nums.length-1] < target) {
+                    continue;
+                }
+
+                int twoSum = target - nums[i] - nums[j];
+                int l = j + 1;
+                int k = nums.length - 1;
+                while (l < k) {
+                    int tempSum = nums[l] + nums[k];
+                    if(tempSum == twoSum) {
+                        ArrayList<Integer> oneGroup = new ArrayList<>(4);
+                        oneGroup.add(nums[i]);
+                        oneGroup.add(nums[j]);
+                        oneGroup.add(nums[l++]);
+                        oneGroup.add(nums[k--]);
+                        re.add(oneGroup);
+                        while (l < nums.length && l < k && nums[l] == oneGroup.get(2) && nums[k] == oneGroup.get(3)) {
+                            l++;k--;
+                        }
+                    }
+                    else if(tempSum < twoSum) {
+                        l++;
+                    }
+                    else {
+                        k--;
+                    }
+                }
+                // 跳过重复项
+                while ((j < nums.length - 2) && (twoSum + nums[i] + nums[j+1] == target)) {
+                    j++;
+                }
+            }
+            // 跳过重复项
+            while (i < nums.length - 3 && nums[i+1] == firstNum){
+                i++;
+            }
+        }
+        return re;
+    }
+}