在双向链表中查找具有给定和的四元组

介绍

本文将介绍如何在双向链表中查找具有给定和的四元组。我们将会使用C++语言来实现这个功能。在算法实现过程中，我们会用到一些数据结构和算法知识。

准备工作

在实现该算法前，我们需要先定义双向链表数据结构和链表节点数据结构。

链表节点：

struct Node {
    int val;
    Node* prev;
    Node* next;
    Node(int val):val(val),prev(nullptr),next(nullptr){}
};

双向链表：

class DoublyLinkedList{
    public:
        Node* head;
        Node* tail;
        DoublyLinkedList():head(nullptr),tail(nullptr){}

        // 添加节点
        void addNode(int val){
            Node* node = new Node(val);
            if(!head){
                head = node;
                tail = node;
            }
            else{
                tail->next = node;
                node->prev = tail;
                tail = node;
            }
        }
};

算法实现

我们的算法接受一个整数数组和一个目标值，返回具有该目标值的四元组。

vector<vector<int>> fourSum(DoublyLinkedList* dll, int target) {
    // 定义结果列表
    vector<vector<int>> res;

    // 定义头指针
    Node* head = dll->head;

    // 定义两个指针，一个从头往尾遍历，另一个从尾往头遍历
    while(head){
        // 定义尾指针
        Node* tail = dll->tail;

        while(tail && tail->val >= head->val){
            // 定义两个指针分别指向头指针和尾指针后面的节点
            Node* p1 = head->next;
            Node* p2 = tail->prev;

            while(p1 && p2 && p1->val <= p2->val){
                // 计算当前四元组的和
                int sum = head->val + tail->val + p1->val + p2->val;

                if(sum == target){
                    // 如果四元组的和等于目标值，则加入到结果列表中
                    res.push_back({head->val, tail->val, p1->val, p2->val});

                    // 移动两个指针
                    p1 = p1->next;
                    p2 = p2->prev;
                }
                else if(sum < target) {
                    // 如果四元组的和小于目标值，则移动头指针
                    p1 = p1->next;
                }
                else {
                    // 如果四元组的和大于目标值，则移动尾指针
                    p2 = p2->prev;
                }
            }

            // 移动尾指针
            tail = tail->prev;
        }

        // 移动头指针
        head = head->next;
    }

    // 返回结果列表
    return res;
}

总结

我们使用双向链表和双指针算法实现了在双向链表中查找具有给定和的四元组。通过对算法实现的讲解，我们加深了对双向链表和双指针算法的了解，并学会了如何使用它们解决问题。