C语言 -- 计算一个数组中每个元素出现的频率

1. 问题描述：

假设有个整型数组inputArray，共有N个元素。我们要统计每个元素出现的频率。

2. 分析：

这个问题的难点在于保存每个元素的当前频率值。

比如元素1，当前出现1次了，怎么保存这个状态，解决了这个问题后，再遇到1就更新这个状态就好了，其它元素也是一样的道理。

如果用Java来解决这个问题会很简单，因为Java丰富的容器类为我们提供了上面问题的解决方案，HashMap。我们只须以这个元素为key，其出现频率为value，

后续更新它的value就可以了，而且效率还不错。

但是如果要用C语言来实现的话，一切都须得我们自己来手动解决了，这也是这篇博客的目的。

 C语言解决思路：

• 首先我们声明一个大小和inputArray一样的数组countryArray，并将每个元素值初始化为-1，用来存储每个元素的频率。这需要一些技巧来达到和HashMap一样的效果却也不损失太多性能。
• if countArray[i] == -1，表示我们还没有统计inputArray[i]这个元素的频率； if countArray[i] == 0，表示我们已经统计过元素inputArray[i]的频率了。
• 用循环遍历InputArray，from 0 到 N-1，统计每个元素的频率。
• 对于当前元素inputArray[i]，if countArray[i] == -1，我们就保存这个元素的频率到countArray[i]；否则，不保存，因为之前已经统计过它了。

大致的过程可用下图表示：

统计数组所有元素初始值为-1，在统计过程中这些元素可能存在三种类型的值，分别表示待统计数组中对应元素的三种状态：未统计（-1）、已统计（0）、出现频率（非0，非-1）。

时间复杂度最坏：O(n^2)，即每个元素只出现一次；空间复杂度：O(n)，为统计数组的开销。其中n为待统计元素总个数。

代码如下：

/* 
 * C Program to count frequency of each Array element  
 */ 
   
#include <stdio.h>  
   
int main() 
{  
    int inputArray[100], countArray[100];  
    int elementCount, i, j, count;  
   
    printf("Enter Number of Elements in Array\n");
    scanf("%d", &elementCount);
    printf("Enter %d numbers\n", elementCount);
     
    /* Read array elements */
    for(i = 0; i < elementCount; i++) {
        scanf("%d", &inputArray[i]);
        countArray[i] = -1;
    }
   
    /* 
     * for any element inputArray[i], If countArray[i] = -1, 
     * that means frequency is not counted for this number yet 
     * and countArray[i] = 0 means frequency is already 
     * counted for this number.
     */ 
    for(i = 0; i < elementCount; i++) {  
        //开始统计inputArray[i]这个元素的出现频率
		//至少出现1次
		count = 1;  

		// 值为0表示该数字已经被统计过
        if (countArray[i] == 0) {continue;} 
        for(j = i+1; j < elementCount; j++) {  
            if(inputArray[i]==inputArray[j]) {
                countArray[j] = 0;    
                count++;
            }  
        }  
		//记录inputArray[i]出现的频率
        countArray[i] = count;
    }  

    /* Print count of each element */   
    for(i = 0; i<elementCount; i++) {  
        if(countArray[i] != 0) {  
            printf("Element %d : Count %d\n", inputArray[i], countArray[i]);  
        }  
    }  
   
    return 0;  
}  

还想到一种更快的方式：

- 1 先对待统计数组进行排序，时间复杂度最快可达：O(nlogn)

- 2 一次遍历排序后数组，每当出现数值变动时就完成了这个数的统计。

实现代码略。