[数据结构与算法]18. 四数之和（15加强版）【ans.add(Arrays.asList(nums[i] nums[j] nums[l] nums[r]))】

18. 四数之和
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

思路：

• 10^9: 10位数
• int 占4个字节 32位二进制，2^31-1=2147483647，10位数。
  nums[i]+nums[i+1] 没有超出int的范围。
  nums[i]+nums[i+1]+nums[i+2]+nums[i+3]就超出int的范围了。
  

Java代码1：未剪枝

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<List<Integer>>();
        int len = nums.length;
        if (len < 4) return ans;  //剪枝
        Arrays.sort(nums);
        for (int i = 0; i < len; ++i) {
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) continue;  //去重
            for (int j = i + 1; j < len; ++j) {
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) continue; //去重
                int l = j + 1;
                int r = len - 1;
                while (l < r) {
                    long sum = (long) nums[i] + nums[j] + nums[l] +nums[r];
                    if (sum < target) ++l;
                    else if (sum > target) --r;
                    else {
                        ans.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[l], nums[r]));
                        while (l < r && nums[l] == nums[l + 1]) ++l;  //去重
                        while (l < r && nums[r] == nums[r - 1]) --r;  //去重
                        ++l;
                        --r; 
                    } 
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

执行用时：17 ms, 在所有 Java 提交中击败了34.81%的用户
内存消耗：41.4 MB, 在所有 Java 提交中击败了94.75%的用户

Java代码2：剪枝

class Solution {
    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<List<Integer>>();
        int len = nums.length;
        if (len < 4) return ans;  //剪枝
        Arrays.sort(nums);
        for (int i = 0; i < len - 3; ++i) {
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {  //去重
                continue; 
            }
            if ((long) nums[i] + nums[i + 1] + nums[i + 2] + nums[i + 3] > target) {  //剪枝
                break;
            }
            if ((long) nums[i] + nums[len - 1] + nums[len - 2] + nums[len - 3] < target) {  //剪枝
                continue;
            }
            for (int j = i + 1; j < len - 2; ++j) {
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) {  //去重
                    continue; 
                }
                if ((long) nums[i] + nums[j] + nums[j + 1] + nums[j + 2] > target) {  //剪枝
                    break;
                }
                if ((long) nums[i] + nums[j] + nums[len - 1] + nums[len - 2] < target) {  //剪枝
                    continue;
                }
                int l = j + 1;
                int r = len - 1;
                while (l < r) {
                    long sum = (long) nums[i] + nums[j] + nums[l] +nums[r];
                    if (sum < target) ++l;
                    else if (sum > target) --r;
                    else {
                        ans.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[l], nums[r]));
                        while (l < r && nums[l] == nums[l + 1]) ++l;  //去重
                        while (l < r && nums[r] == nums[r - 1]) --r;  //去重
                        ++l;
                        --r; 
                    } 
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

执行用时：2 ms, 在所有 Java 提交中击败了100.00%的用户
内存消耗：42 MB, 在所有 Java 提交中击败了25.55%的用户
通过测试用例：291 / 291