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如何高效统计数组中满足 (a, b, b) 形式的非连续有序三元组数量

风杰吖_8568

风杰吖_8568

发布时间:2026-09-13 19:01:05

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来源于php中文网

原创

如何高效统计数组中满足 (a, b, b) 形式的非连续有序三元组数量

本文介绍一种时间复杂度接近 O(n) 的线性扫描算法,用于在长度 ≤ 10⁶ 的数组中准确统计所有满足 (a, b, b) 格式、且保持原始相对顺序(非连续但下标递增)的本质不同三元组数量。

本文介绍一种时间复杂度接近 o(n) 的线性扫描算法,用于在长度 ≤ 10⁶ 的数组中准确统计所有满足 (a, b, b) 格式、且保持原始相对顺序(非连续但下标递增)的**本质不同三元组**数量。

要解决该问题,关键在于理解题意中的两个核心约束:

  1. 三元组必须保持原始下标顺序:即存在下标 $ i
  2. 统计的是“distinct triplets”:即三元组 $(a, b, b)$ 作为值组合去重(而非位置组合),例如 (5,3,3) 只计 1 次,即使有多个位置对 $(j,k)$ 满足 arr[j]=arr[k]=3。

暴力 $O(n^3)$ 和错误的频次枚举(如仅依赖全局 Counter)均不可行:前者超时;后者忽略了顺序约束——例如 [3,5,3] 中无法形成 (5,3,3),因为 5 在第一个 3 之后、第二个 3 之前,不满足 i<j> 且 <code>arr[i]=5, arr[j]=arr[k]=3。

✅ 正确思路是逆向扫描 + 前缀唯一值计数:

  • 对每个可能的 b,我们只关心其最后两次出现的位置(记为 j 和 k,其中 j );
  • 因为只有以 j 和 k 作为后两个元素,才能使左侧可选的 a(即 arr[i],i )尽可能多,同时保证 <code>a ≠ b;
  • 对于该 b,合法 a 的数量 = arr[0:j] 中不等于 b 的不同数值个数。

为此,我们设计两遍扫描:

? 第一遍(正向):构建 first_occurrence_map 记录每个值首次出现位置,并同步计算前缀唯一值数量数组 unique_value_counts,其中 unique_value_counts[i] 表示 arr[0:i](左闭右开)中不同数值的总数。

? 第二遍(逆向):从右往左遍历,用字典 ans_counts 跟踪每个 b 能贡献多少 (a,b,b)。当首次遇到某值 b 时标记;第二次遇到(即它是倒数第二次出现)时,利用 unique_value_counts[j] 得到 arr[0:j] 的不同值总数,并减去 b 是否已在此前出现(即 first_occurrence_map[b] ?),从而得到有效的 <code>a 的种类数。

以下是优化后的完整实现(含注释与边界处理):

from collections import defaultdict

def count_triplets_abb(arr):
    n = len(arr)
    if n < 3:
        return 0

    # Step 1: Forward pass — record first occurrence & prefix unique count
    first_occ = {}
    unique_count = [0] * (n + 1)  # unique_count[i] = # distinct in arr[0:i]

    for i, x in enumerate(arr):
        if x not in first_occ:
            first_occ[x] = i
        unique_count[i + 1] = len(first_occ)

    # Step 2: Backward pass — find second-to-last occurrence of each b
    last_seen = {}  # value -> last index seen
    ans_counts = defaultdict(int)

    for i in range(n - 1, -1, -1):
        x = arr[i]
        if x not in last_seen:
            # First time seeing x from right → it's the last occurrence
            last_seen[x] = i
        elif i < last_seen[x]:
            # This is the second-to-last occurrence (j), last_seen[x] is k
            j = i
            # Count distinct values in arr[0:j] excluding x itself
            total_unique_left = unique_count[j]
            # Subtract 1 if x appears before j (i.e., contributes to uniqueness there)
            subtract = 1 if first_occ[x] < j else 0
            ans_counts[x] = total_unique_left - subtract
            # Mark as processed; skip earlier occurrences of same x
            last_seen[x] = -1  # sentinel to avoid reprocessing

    return sum(ans_counts.values())

# Example usage:
# print(count_triplets_abb([5, 6, 7, 3, 3, 3]))  # → 3

⚠️ 注意事项:

  • 该算法时间复杂度为 O(n)(两次线性扫描 + 哈希表操作均摊 O(1)),空间复杂度 O(n),完美适配 $N \leq 10^6$;
  • unique_count 数组避免了每次动态求解前缀不同值个数,是性能关键;
  • 使用 last_seen[x] = -1 标记已处理的 b,确保每个 b 最多被计数一次;
  • 若某值 b 出现少于 2 次,则自动跳过,无需额外判断。

? 总结:本方案摒弃了“枚举 a 和 b”的二维思维,转而聚焦于 b 的关键位置特征,结合前缀统计与逆向定位,将问题降维至单次线性扫描可解。这是处理大规模有序子序列计数类问题的经典范式——位置驱动 + 前缀/后缀预处理。

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