167. 两数之和 II - 输入有序数组

给定一个已按照非递减顺序排列的整数数组 numbers ,请你从数组中找出两个数满足相加之和等于目标数 target

函数应该以长度为 2 的整数数组的形式返回这两个数的下标值。numbers 的下标 从 1 开始计数 ,所以答案数组应当满足 1 <= answer[0] < answer[1] <= numbers.length

你可以假设每个输入只对应唯一的答案,而且你不可以重复使用相同的元素。

示例一:


输入:numbers = [2,7,11,15], target = 9
输出:[1,2]
解释:2 与 7 之和等于目标数 9 。因此 index1 = 1, index2 = 2 。

示例二:


输入:numbers = [2,3,4], target = 6
输出:[1,3]

示例三:


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

解题方法:双指针

class Solution {
    func twoSum(_ numbers: [Int], _ target: Int) -> [Int] {
        let count = numbers.count
        guard count > 2 else { 
            return [1, 2] 
        }
        
        var left = 0
        var right = count - 1
        
        while left < right {
            let value = numbers[left] + numbers[right]
            if value > target {
                right -= 1
            } else if value < target {
                left += 1
            } else {
                return [left + 1, right + 1]
            }
        }
        
        return [-1, -1]
    }
}

解题思路:

初始时两个指针分别指向第一个元素位置和最后一个元素的位置。每次计算两个指针指向的两个元素之和,并和目标值比较。如果两个元素之和等于目标值,则发现了唯一解。如果两个元素之和小于目标值,则将左侧指针右移一位。如果两个元素之和大于目标值,则将右侧指针左移一位。移动指针之后,重复上述操作,直到找到答案。

使用双指针的实质是缩小查找范围。那么会不会把可能的解过滤掉?答案是不会。假设 numbers[i]+numbers[j]=target 是唯一解,其中 0≤i<j≤numbers.length−1。初始时两个指针分别指向下标 0 和下标 numbers.length−1,左指针指向的下标小于或等于 i,右指针指向的下标大于或等于 j。除非初始时左指针和右指针已经位于下标 ij,否则一定是左指针先到达下标 i 的位置或者右指针先到达下标 j 的位置。

如果左指针先到达下标 i 的位置,此时右指针还在下标 j 的右侧,sum>target,因此一定是右指针左移,左指针不可能移到 i 的右侧。

如果右指针先到达下标 j 的位置,此时左指针还在下标 ii 的左侧,sum<target,因此一定是左指针右移,右指针不可能移到 j 的左侧。

由此可见,在整个移动过程中,左指针不可能移到 i 的右侧,右指针不可能移到 j 的左侧,因此不会把可能的解过滤掉。由于题目确保有唯一的答案,因此使用双指针一定可以找到答案。

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n),其中 n 为数组的长度。两个指针移动的总次数最多为 n 次。
  • 空间复杂度:O(1)

参考链接