如何在 Java 中利用数组实现简单的计数器以在 O(n) 时间内找出数组中众数

风墨酱_3644

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2026-05-04

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原创

计数数组法可在O(n)时间内找出众数,适用于值域集中且可控的整型数组;通过映射元素到索引累加频次,再扫描计数数组获取最大频次对应值,支持负数偏移与多众数扩展。

如何在 java 中利用数组实现简单的计数器以在 o(n) 时间内找出数组中众数

在 Java 中,若数组元素范围已知且较集中(如非负整数、取值在 [0, k] 之间),可借助计数数组(count array)在 O(n) 时间内找出众数(出现次数最多的元素)。该方法本质是空间换时间,避免排序或哈希表的常数开销,适合整型数组且值域可控的场景。

适用前提:明确值域范围

计数数组法要求能预估数组中元素的最小值和最大值。最常见的是元素为非负整数且最大值不超过某个合理上限(例如 ≤ 10⁵)。若值域过大(如 int 范围全量)或含负数/浮点数,则需先离散化或改用 HashMap。

  • 若所有元素 ∈ [min, max],则申请长度为 max - min + 1 的 int 数组
  • 遍历原数组时,将每个元素 x 映射到索引 x - min 处进行累加
  • 最后扫描计数数组,找到最大计数值对应的索引,再还原为原始值

核心实现步骤(含边界处理)

以非负整数为例(min = 0),假设输入数组为 int[] nums:

Java Api Extractor
Java Api Extractor

从 Java 项目中提取 Controller 层接口定义为 JSON 数据。

下载
  • 先遍历一次,获取最大值 maxVal,确定计数数组长度:new int[maxVal + 1]
  • 第二次遍历 nums,对每个 num 执行:count[num]++
  • 第三次遍历 count 数组,记录最大频次及其下标:if (count[i] > maxCount) { maxCount = count[i]; mode = i; }
  • 返回 mode 即为众数(若多个元素并列最多,此法默认返回值最小的那个;如需全部众数,可额外收集)

处理负数与多众数的扩展方式

若数组含负数,例如范围在 [-50, 50],可统一偏移:令 offset = 50,则索引映射为 num + offset,计数数组长度为 101。若需返回所有众数,不提前终止,而是在第三步中维护一个 List,每当 count[i] == maxCount 时加入,遇到更大值则清空并更新。

对比其他方法的取舍

排序法(O(n log n))或 HashMap(平均 O(n),但有哈希计算与扩容开销)更通用;而计数数组法在满足值域约束时,真正严格线性、无装箱、缓存友好。实际编码中,建议先校验数据分布——若最大值远超数组长度(如 [0, 10⁶] 中仅 100 个数),空间浪费大,此时 HashMap 更稳妥。

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