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算法面試真題詳解:最接近的三數之和

描述

給一個包含 n 個整數的數組 S, 找到和與給定整數 target 最接近的三元組,傳回這三個數的和。

隻需要傳回三元組之和,無需傳回三元組本身

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樣例1
輸入:[2,7,11,15],3
輸出:20
解釋:
2+7+11=20           
樣例2
輸入:[-1,2,1,-4],1
輸出:2
解釋:
-1+2+1=2           

解法思路

  • 本題是 57. 三數之和 的擴充問題,不再要求恰好相等,而是找與target最接近的三數之和。
  • 本題需要計算三數之和,如果用暴力枚舉,時間複雜度會是O(n3)O(n3)。我們這裡采用雙指針的方法,來降低時間複雜度。首先将數組排序,然後固定一個數numbersi上用雙指針來找與target最接近的三數之和nearest。

    算法流程

  • 第一步,對數組進行排序。隻有将數組轉化為有序數組,我們才友善移動雙指針。
  • 第二步,在數組numbers中周遊,每次固定numbers[i]作為第一個數
    • 建立雙指針left和right,初始化分别指向i + 1和len(numbers) - 1
  • 求出此時的三數之和curr,如果curr和target恰好相等,我們可以直接傳回target。
  • 比較curr和nearest誰距離target更近,如果是curr,那麼将nearest更新為target
  • 判斷curr和target的大小關系,如果curr > target,那麼right左移;反之,left右移。繼續第二步的過程,直到left >= right。
  • 此外,當數組中有重複元素時,為了避免重複運算,在代碼中添加了三處剪枝操作。當指針指向新的位置和舊的位置的值相等時,我們繼續移動指針。

    算法複雜度

  • 時間複雜度
    • 數組排序的時間複雜度為O(nlogn)O(nlogn)
  • 周遊過程,固定值為 n 次,雙指針為 n 次,時間複雜度為 O(n2))O(n2))
  • 總時間複雜度:O(nlogn)+O(n2)=O(n2)O(nlogn)+O(n2)=O(n2)
  • 空間複雜度為O(1),隻需要常量空間。
    class Solution:
    """
    @param numbers: Give an array numbers of n integer
    @param target: An integer
    @return: return the sum of the three integers, the sum closest target.
    """
    def threeSumClosest(self, numbers, target):
        nearest = float('inf')
        # step1: 首先對數組進行排序
        numbers = sorted(numbers)
        # step2: 周遊
        for i in range(len(numbers) - 2):
            # 剪枝1
            if (i > 0 and numbers[i] == numbers[i - 1]):
                continue
            # 定義雙指針
            left = i + 1
            right = len(numbers) - 1
            # 雙指針相向而行
            while (left < right):
                # 此時的三數之和
                curr = numbers[left] + numbers[right] + numbers[i]
                # 和恰好為target
                if curr == target:
                    return target
                # 更新 nearest
                if abs(curr - target) < abs(nearest - target):
                    nearest = curr
                # 移動雙指針
                if curr > target:
                    right -= 1
                    # 剪枝2
                    while (right >= 0 and numbers[right] == numbers[right + 1]):
                        right -= 1
                else:
                    left += 1
                    # 剪枝3
                    while (left < len(numbers) and numbers[left] == numbers[left - 1]):
                        left += 1
        return nearest           

更多題解參考: 九章官網solution

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