18. 四数之和
#双指针 2025-01-18 
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class Solution {
public:
    vector<vector<int>> fourSum(vector<int>& nums,
                                int target) { // target 可能会负数或正数
        vector<vector<int>> result;
        sort(nums.begin(), nums.end());

        if (nums.size() < 4)
            return result; // 不足四个元素

        // 优化而已
        int size = nums.size();
        long begin_prediction =
            (long)nums[0] + (long)nums[1] + (long)nums[2] + (long)nums[3];
        long end_prediction = (long)nums[size - 1] + (long)nums[size - 2] +
                              (long)nums[size - 3] + (long)nums[size - 4];
        if (target > 0 && begin_prediction > target)
            return result;
        if (target < 0 && end_prediction < target)
            return result;

        for (int j = 0; j < size - 3; j++) {
            if (j > 0 && nums[j] == nums[j - 1]) { // 去重 j
                continue;
            }
            for (int i = j + 1; i < size - 2; i++) {
                if (i > j + 1 && nums[i] == nums[i - 1]) { // 去重 i
                    continue;
                }

                int left = i + 1;
                int right = size - 1;

                while (left < right) {
                    long sum = (long)nums[j] + (long)nums[i] +
                               (long)nums[left] + (long)nums[right] -
                               (long)target;
                    if (sum > 0) {
                        right--;
                    } else if (sum < 0) {
                        left++;
                    } else {
                        result.push_back(
                            {nums[j], nums[i], nums[left], nums[right]});
                        while (left < right &&
                               nums[right] == nums[right - 1]) { // 去重 right
                            right--;
                            continue;
                        }
                        while (left < right &&
                               nums[left] == nums[left + 1]) { // 去重 left
                            left++;
                            continue;
                        }
                        // 缩减，看范围内是否还能继续匹配到
                        right--;
                        left++;
                    }
                }
            }
        }
        return result;
    }
};

做过三数之和，你才有机会拿下这道题，这里简单看看匹配思路：

image20250118160543959.png

j 从 0 开始遍历，截止到 size - 3，因为后面三个数没有希望组成四数之和。

i 从 j + 1 开始遍历，截止到 size - 2，因为后面两个数没有希望组成三数之和（这是一个降级操作，但是在代码中没有体现出来，而是把它们都放在一起计算 sum 了）。

left = i + 1，right = size - 1。可以看到 i 和 j 在遍历会暂时固定下来，唯有 left 和 right 会持续变化，要去进行匹配的工作。