15. 3 Sum (C,Python)

本文讲述了Array类中第15个问题的几种解法，实现语言包括C，Python, 难度为medium。

问题：

Given an array nums of n integers, are there 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]
]

给定 n 个整数的数组数, 是否有元素 a, b, c 在数字中, 这样一个 a + b + c = 0？查找数组中满足条件且不重复的三元组。

注意：

答案中不可以包含重复的三元组。

例如：

给定数组nums = [-1, 0, 1, 2, -1, -4],

满足要求的三元组集合为：

[ [-1, 0, 1], [-1, -1, 2] ]

1. C语言--将3Sum问题转化为2Sum问题（O(n^2)）

本题是找出满足要求的三元组，值得注意的是答案中不可以包含重复的三元组。本题的解法是先确定一个元素，然后以该元素的相反数为目标，对余下的元素进行2Sum求解（对撞指针法，详见之前的博客）。由于本题中的不可重复要求，所以要先进行排序，在进行重复三元组的剔除。

static int compare(const void *a, const void *b)
{return *(int *) a - *(int *) b;
}static void two_sum(int *nums, int low, int high, int target, int **results, int *count)
{while (low < high) {int diff = target - nums[low];if (diff > nums[high]) {while (++low < high && nums[low] == nums[low - 1]) {}} else if (diff < nums[high]) {while (--high > low && nums[high] == nums[high + 1]) {}} else {results[*count] = malloc(3 * sizeof(int));results[*count][0] = -target;results[*count][1] = nums[low];results[*count][2] = nums[high];(*count)++;while (++low < high && nums[low] == nums[low - 1]) {}while (--high > low && nums[high] == nums[high + 1]) {}}}
}/**** Return an array of arrays of size *returnSize.** Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().**/
static int** threeSum(int* nums, int numsSize, int* returnSize)
{if (numsSize < 3) {return NULL;    }qsort(nums, numsSize, sizeof(*nums), compare);*returnSize = 0;int i, j, capacity = 50000;int **results = malloc(capacity * sizeof(int *));for (i = 0; i < numsSize; i++) {if (i == 0 || i > 0 && nums[i] != nums[i - 1]) {two_sum(nums, i + 1, numsSize - 1, -nums[i], results, returnSize);}}return results;
}

运行结果为：

2. python--将3Sum问题转化为2Sum问题（O(n^2)）

python的结题思路和C语言是一样的，只是得益于python的库，其程序比较简单。

class Solution:def threeSum(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:""":type nums: List[int]:rtype: List[List[int]]"""res = []nums.sort()for i in range(0, len(nums)):if i > 0 and nums[i] == nums[i - 1]:continuetarget = 0 - nums[i]start, end = i + 1, len(nums) - 1while start < end:if nums[start] + nums[end] > target:end -= 1  elif nums[start] + nums[end] < target:start += 1else:res.append((nums[i], nums[start], nums[end]))end -= 1start += 1while start < end and nums[end] == nums[end + 1]:end -= 1while start < end and nums[start] == nums[start - 1]:start += 1return res

运行结果为：

虽然python占用内存少，但是运行时间太长。

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