18. 4Sum 

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class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> resultList = new ArrayList<>();

        Arrays.sort(nums);

        for (int i = 0; i < nums.length - 3; i++) {
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
                continue;
            }
//            if (nums[i] > target) {
//                break;
//            }
            if ((long) nums[i] + nums[i + 1] + nums[i + 2] + nums[i + 3] > target) {
                break;
            }
            if ((long) nums[i] + nums[nums.length - 3] + nums[nums.length - 2] + nums[nums.length - 1] < target) {
                continue; // 注意此处是 continue
            }

            for (int j = i + 1; j < nums.length - 2; j++) {
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) {
                    continue;
                }
//                if (nums[i] + nums[j] > target) {
//                    break;
//                }
                if ((long) nums[i] + nums[j] + nums[j + 1] + nums[j + 2] > target) {
                    break;
                }
                if ((long) nums[i] + nums[j] + nums[nums.length - 2] + nums[nums.length - 1] < target) {
                    continue; // 注意此处是 continue
                }

                int k = j + 1, l = nums.length - 1;
                while (k < l) {
                    // 注意在运算前就需要先进行类型提升
                    long sum = (long) nums[i] + nums[j] + nums[k] + nums[l];
                    if (sum < target) {
                        k++;
                    } else if (sum > target) {
                        l--;
                    } else {
                        resultList.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[k++], nums[l--]));
                        while (k < l && nums[k] == nums[k - 1]) {
                            k++;
                        }
                        while (k < l && nums[l] == nums[l + 1]) {
                            l--;
                        }
                    }
                }
            }
        }

        return resultList;
    }
}
  • 注意潜在的整数越界问题，需要使用 long 来规避。
  • 注意上方注释掉的代码是不能轻易剪枝的，因为此题的 target 可能为负数，这是与 15. 3Sum 最大的不同，三数之和仅需处理和为 0 的情况，此时可以剪枝，因为 nums[i] > 0 时后面出现的数字一定大于等于 0，而此题 nums[i] > target 与 nums[i] + nums[j] > target 不能剪枝，如 nums = [-5, -4, -3, -2, 1, 3, 3, 5], target = -11, 此时 nums[i] + nums[j] = -9, 大于 -11, 但是此时不能剪枝，因为后面出现的数字可能为负数，能够找到和为 -11 的组合，如：[-5, -4, -3, 1]。

References

18. 4Sum