15.三数之和（双指针，C解答附详细分析）

题目描述：

给你一个整数数组 nums ，判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != j、i != k 且 j != k ，同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请

你返回所有和为 0 且不重复的三元组。

注意：答案中不可以包含重复的三元组。

示例 1：

输入：nums = [-1,0,1,2,-1,-4]
输出：[[-1,-1,2],[-1,0,1]]
解释：
nums[0] + nums[1] + nums[2] = (-1) + 0 + 1 = 0 。
nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0 。
nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0 。
不同的三元组是 [-1,0,1] 和 [-1,-1,2] 。
注意，输出的顺序和三元组的顺序并不重要。

示例 2：

输入：nums = [0,1,1]
输出：[]
解释：唯一可能的三元组和不为 0 。

示例 3：

输入：nums = [0,0,0]
输出：[[0,0,0]]
解释：唯一可能的三元组和为 0 。

优秀解答：

int cmp(const void* pa, const void* pb){int a=*(int*)pa;int b=*(int*)pb;return a>b?1:-1;
}
int** threeSum(int* nums, int numsSize, int* returnSize, int** returnColumnSizes){int base=100;//数组的初始长度，可更改//初始化处理返回值，二维数组的大小和保存每一个一维数组大小的数组的空间保持一致int** res=(int**)malloc(sizeof(int*)*base);*returnColumnSizes=(int*)malloc(sizeof(int)*base);*returnSize=0;int i,j,k;//排序qsort(nums,numsSize,sizeof(int),cmp);for(i=0;i<numsSize;i++){//先确定第三个数的值，再对剩下的两个数进行两数之和的操作//若本次的第三个数与上一次的情况相同，则跳过这个数if(i>0&&nums[i]==nums[i-1])continue;//给定nums[i]，以j，k作为双指针进行两数之和操作j=i+1;k=numsSize-1;while(j<k){int sum=nums[i]+nums[j]+nums[k];if(sum==0){//刚好遇见符合要求的三元组//申请返回值二维数组的空间res[*returnSize]=(int*)malloc(sizeof(int)*3);//每一个数组大小都为3(*returnColumnSizes)[*returnSize]=3;//给申请的空间赋值res[*returnSize][0]=nums[i];res[*returnSize][1]=nums[j];res[*returnSize][2]=nums[k];//二维数组的行数加1(*returnSize)++;//如果二维数组的大小达到初始设定的行数，则进行空间扩容if(*returnSize==base){base*=2;res=(int**)realloc(res,sizeof(int*)*base);*returnColumnSizes=(int*)realloc(*returnColumnSizes,sizeof(int)*base);}//记录符合要求的两个数，进行去重int num1=nums[j],num2=nums[k];while(nums[j]==num1&&j<k)j++;while(nums[k]==num2&&j<k)k--;}//若三个数之和小于0，则左边的指针右移else if(sum<0)j++;//若三个数的之和大于0，则右边的指针往左移else k--;}}return res;
}

解答来自用户：烟火

分析：本题用C语言实在复杂，涉及到二维数组的空间分配，有很多细节需要注意。

1.区分指针，指针的值，指向指针的指针。

        本题中res是一个二维数组，为指向int指针的指针，可以理解为一个元素为int指针的一维数组。由于题解写在函数里，函数内部定义的变量都属局部变量，而return只能返回一个参数，所以用指针returnSize返回三元组的个数。

        用指向指针的指针returnColumnSizes返回每一行数组的长度。（非常绕，多想一想！）原作者给出的解释为“而在三数之和中，要求我们返回的其实是一个二维数组，那么我们除了需要知道二维数组的行数，每一行的数组的长度也是需要返回的，这就是另一个参数int** returnColSize 的用途，至于为什么这里也是一个指向指针的指针，因为returnColSize是我们从外部传进来的一个指针参数，要想保证在函数中对该指针的改变对外部产生影响，那么我们在外部传入的时候，也应该按照传引用的方式传入一个指针的地址，反映到函数中就是一个指向指针的指针。”

        returnSize作为一个int类型的指针，*returnSize为指针指向的值，即一个int值，可以用res[*returnSize]索引二维数组的行。还需要注意增加三元组个数时(*returnSize)++;的括号，如果不加括号则成了使指针值递增，而不是使指针指向的int元素递增。

        总结一下，res是一个指向指针的指针，指向存储答案的二维数组，其中每一个符合要求的三元组为一行；returnColumnSizes是一个指针，指向存储了每行大小（本题固定为3）的一维数组；returnSize是一个指针，指向三元组的个数，即二维数组的行数。

2.C语言中未知大小数组的空间分配。

        C语言中的数组分配必须要有固定大小，给解题增加了难度。本题作者定义了一个初始大小base进行空间分配，在每次循环中都要比较当前三元组个数是否超过了分配的大小，如果空间不够用增加base大小，调用realloc(res,sizeof(int*)*base);在原来的基础上增加分配空间。以此实现变长数组。malloc分配空间，realloc增加空间，calloc分配初始化为0的空间。

3.解题思路分析。

        先通过排序使数组有序，再依次遍历数组元素 i ，对于每个 i ，定义 j 初始指向剩余元素中的最小元素，定义 k 初始指向剩余元素中的最大元素，若三者和小于0，则将 j 右移，使得新的三数和更大，更有机会满足要求，否则 k 右移。这是双指针移动的一种基本思路，与题目11.盛水最多的容器相同， j 和 k 都不走回头路，使得二者移动的步数加起来为n，而若用暴力解的双层for循环则为n平方。故本题的解题思路可以理解为进行了n次11题的循环。

相关题目链接：11.盛水最多的容器（双指针，C解法）-CSDN博客