如何用计数数组高效统计数组中相同元素构成的“好对子”数量

老宇大大_4726

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2026-10-20

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如何用计数数组高效统计数组中相同元素构成的“好对子”数量

本文详解 LeetCode「好数对的数目」问题中基于频次统计的 O(n) 解法,重点剖析 count[a]++ 在累加过程中如何隐式计算每新增一个重复元素所贡献的新配对数。

本文详解 leetcode「好数对的数目」问题中基于频次统计的 o(n) 解法,重点剖析 `count[a]++` 在累加过程中如何隐式计算每新增一个重复元素所贡献的新配对数。

在解决「好数对的数目」(Number of Good Pairs)这类统计相同元素两两组合的问题时,暴力双重循环(O(n²))虽直观,但效率较低。更优解法利用频次累计 + 后置自增的巧妙组合,在单次遍历中完成计数,时间复杂度降至 O(n),空间复杂度为 O(1)(受限于值域)。

其核心逻辑在于:每当遇到一个值为 a 的元素时,count[a] 当前存储的是此前已出现过的 a 的个数;而 res += count[a]++ 表示:先将历史出现次数加到结果中,再将该值的计数加 1。

这恰好对应了“新增一个 a 能与之前所有 a 构成新配对”的数学本质——若 a 已出现 k 次,则第 (k+1) 次出现时,会新增 k 个新配对(即 (i₁, iₖ₊₁), (i₂, iₖ₊₁), ..., (iₖ, iₖ₊₁))。

以输入 A = [1, 2, 3, 1, 1, 3] 为例,逐步追踪执行过程:

int res = 0, count[] = new int[101]; // 初始化全为 0
步骤 a 执行操作 res 变化 count[a] 变化(执行后) 说明
1 1 res += count[1]++ → res += 0 0 count[1] = 1 首次见 1,无历史配对
2 2 res += count[2]++ → res += 0 0 count[2] = 1 首次见 2
3 3 res += count[3]++ → res += 0 0 count[3] = 1 首次见 3
4 1 res += count[1]++ → res += 1 1 count[1] = 2 第2个1,与前1个1组成1对
5 1 res += count[1]++ → res += 2 3 count[1] = 3 第3个1,与前2个1组成2对
6 3 res += count[3]++ → res += 1 4 count[3] = 2 第2个3,与前1个3组成1对

最终 res = 4,正确对应所有好对子:(0,3), (0,4), (3,4), (2,5)。

✅ 关键理解点:

  • count[a]++ 是后置自增,表达式值为自增前的 count[a],因此 res += count[a]++ 等价于:
    res += count[a];  // 加入当前已有同值元素个数(即新元素可形成的新配对数)
    count[a]++;       // 再更新频次
  • 该解法隐含假设:数组元素范围为 [0, 100](故 new int[101] 足够)。若题目含负数或更大数值(如 [-10⁴, 10⁴]),需改用 HashMap<integer integer></integer> 或离散化处理:
public int numIdenticalPairs(int[] A) {
    Map<integer integer> count = new HashMap();
    int res = 0;
    for (int a : A) {
        res += count.getOrDefault(a, 0);
        count.put(a, count.getOrDefault(a, 0) + 1);
    }
    return res;
}</integer>

⚠️ 注意事项:

  • 原解法 int[101] 是针对 LeetCode 本题约束(1 ≤ nums[i] ≤ 100)的优化特例,不可直接套用于通用场景;
  • 使用数组索引作为键的前提是值域小且非负,否则易引发 ArrayIndexOutOfBoundsException;
  • count[a]++ 的副作用(修改状态)必须结合上下文理解,调试时建议逐行观察 res 和 count 数组变化。

这种“边遍历、边累计、边贡献”的思路,是频次统计类问题的经典范式,广泛应用于子数组和、重复元素计数、排列组合优化等场景。掌握其内在逻辑,远胜于记忆代码模板。

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