Вариант с полным перебором:
* массивы от 1 до N назовём A1..AN (array)
* ищем в каждом массиве указанное число x. Получаем битовую маску Vx (value). Её i-й бит будет равен 1, если x найден в Ai, и 0 - если не найден.
* для каждого веса k = 0..3: строим битовую маску Wk (weight). Её i-й бит будет устанавливаться, если массиву Ai назначен вес k
* переформулируем теперь задачу:
** Vx AND W0 = Vx // есть во всех массивах веса 0
** Vx AND W1 > 0 // есть хотя бы в одном с весом 1
** Vx AND W2 = Vx // есть во всех с весом 2
** (ничего не делать) // те, у которых вес 3 - не учитывать
итоговый предикат:
Т.е. задача сводится к проверке предиката для всех чисел массивов. Дубликаты нужно отсеивать (т.е., пользуясь формулировкой SQL, выборка всех чисел массивов должна быть DISTINCT), а для этого массивы нужно сначала единообразно отсортировать. Обратите внимание, как ускоряется построение Vx в этом случае!