题目描述

给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：

• 0 <= a, b, c, d < n
• a、b、c 和 d 互不相同
• nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target

你可以按 任意顺序 返回答案 。

示例 1：

输入：nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
输出：[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]

示例 2：

输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8
输出：[[2,2,2,2]]

提示：

• 1 <= nums.length <= 200
• -10⁹ <= nums[i] <= 10⁹
• -10⁹ <= target <= 10⁹

解题方法

排序 + 双指针

本题的解题思路和三数之和相似。将数组按照从小到大排序后，最外层和第二层采用单指针从起始位置开始遍历，最内层采用左指针和右指针根据四数之和的大小不断向中间位置靠拢。具体细节就不过多赘述了，没看过三数之和的童鞋可以先去看三数之和和最接近的三数之和。

需要注意的是题目中的数字之和可能会超过整型范围，所以存储的数字之和类型为长整型。

java代码

public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
    Arrays.sort(nums);
    List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < nums.length - 3; i++) {
        // 与上一个数字相等跳过本次循环
        if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
            continue;
        }
        for (int j = i + 1; j < nums.length - 2; j++) {
            // 与上一个数字相等跳过本次循环
            if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) {
                continue;
            }
            long num1 = nums[i] + nums[j];
            int l = j + 1;
            int r = nums.length - 1;
            while (l < r) {
                // 化为长整型存储数字之和
                long totalSum = num1 + (long) nums[l] + (long) nums[r];
                if (totalSum < (long) target) {
                    // 与上一个数字相等跳过本次循环
                    while (l < r && nums[l + 1] == nums[l]) {
                        l++;
                    }
                    l++;
                } else if (totalSum > (long) target) {
                    // 与上一个数字相等跳过本次循环
                    while (l < r && nums[r - 1] == nums[r]) {
                        r--;
                    }
                    r--;
                } else {
                    List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
                    list1.add(nums[i]);
                    list1.add(nums[j]);
                    list1.add(nums[l]);
                    list1.add(nums[r]);
                    list.add(list1);
                    // 与上一个数字相等跳过本次循环
                    while (l < r && nums[l + 1] == nums[l]) {
                        l++;
                    }
                    // 与上一个数字相等跳过本次循环
                    while (l < r && nums[r - 1] == nums[r]) {
                        r--;
                    }
                    l++;
                    r--;
                }
            }
        }
    }
    return list;
}

时间复杂度：$O(N^3)$，$N$为$nums$数组长度。
空间复杂度：$O(1)$。

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