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C++如何在一个只有0和1的数组中找最长相等数量的子数组

酷瑶君_5937

酷瑶君_5937

发布时间:2026-08-25 14:15:31

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来源于php中文网

原创

不能直接用双指针或滑动窗口,因为0和1数量相等不构成单调或固定约束;最优解是将0转为-1后转化为前缀和相等问题,用哈希表记录最早前缀和位置,时间O(n)、空间O(n)。

c++如何在一个只有0和1的数组中找最长相等数量的子数组

为什么不能直接用双指针或滑动窗口

因为子数组要求「0 和 1 的数量相等」,不是固定值、也不是单调关系,无法通过扩大/缩小窗口来维持某个不变量。暴力枚举所有子数组是 O(n²),但有更优解——关键在于把问题转换成「前缀和 + 哈希表找最早出现位置」。

  • 把每个 0 当作 -1,1 保持为 1,那么子数组中 0 和 1 数量相等 ⇔ 子数组和为 0
  • 进一步:若前缀和 prefix[i] == prefix[j](i < j),则区间 [i+1, j] 的和为 0 → 对应原数组中 0 和 1 数量相等

如何用 map 记录最早出现的前缀和位置

用 std::unordered_map<int, int> 存 前缀和 → 最早下标,初始化时插入 0 → -1(表示空前缀和为 0,位置在 -1,方便处理从下标 0 开始的合法子数组)

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载
  • 遍历时计算当前前缀和 sum
  • 如果 sum 已存在 map 中,说明从 map[sum] + 1 到当前下标是一段和为 0 的子数组,长度为 i - map[sum]
  • 否则只记录第一次出现的位置(不覆盖),保证取到最长
int findMaxLength(vector<int>& nums) {
    unordered_map<int, int> first;
    first[0] = -1;  // 空前缀
    int sum = 0, maxLen = 0;
    for (int i = 0; i < nums.size(); ++i) {
        sum += (nums[i] == 1) ? 1 : -1;
        if (first.count(sum)) {
            maxLen = max(maxLen, i - first[sum]);
        } else {
            first[sum] = i;
        }
    }
    return maxLen;
}

容易忽略的边界情况
  • 输入为空或只有一个元素:函数自然返回 0,无需特判
  • 全是 0 或全是 1:前缀和单调增/减,不会重复,结果为 0,正确
  • 第一个元素就构成合法子数组(如 [0,1]):靠 first[0] = -1 支撑,i=1 时 sum=0 已存在,长度 = 1 - (-1) = 2
  • 使用 unordered_map 而非 map:避免 O(log n) 开销,整体保持 O(n)

时间与空间复杂度是否可接受
  • 时间:单次遍历,O(n),哈希查找均摊 O(1)
  • 空间:最坏情况前缀和全不同,存 n+1 个键值对,O(n)
  • 比二维 DP 或暴力前缀和表省空间,也比用 vector 存所有前缀和再二分查找更直接

实际写的时候,别忘了头文件 <unordered_map> 和 <algorithm>;如果编译器较老,first.count(sum) 可换成 first.find(sum) != first.end()。最易错的是忘记初始化 first[0] = -1,会导致漏掉以索引 0 开头的解。

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