C语言求数组中出现次数最多的元素

一、前言

遇到一个需求，需要求数组中出现次数最多的元素，查找了一些资料，结合自己的思路，编写了程序并验证。
只考虑元素为非负整数的数组，如果有出现次数相同的元素，则返回较小元素。

二、编程思路

以数组元素数据类型为16位整数为例，元素个数也为16位整数，最多65535个。
遍历数组元素，记录每一个值出现的次数，因为我们不知道元素的值与出现的次数，到底哪个最多，可能遍历到最后一个元素时才是次数最多的那一个，所以，需要把每一个值出现的次数都保存起来，到最后才能知道哪个是我们所要求的。如果要保存上述的结果，则还需要创建一个数组，用来保存元素的值、值出现的次数，这里有一个技巧，即利用数组的下标，当作输入数组元素的值，对应的值为该下标出现的次数，否则的话新建的数组需要是二维的。遍历完输入数组后，所创建的数组，每一个位置都会有了一个值，当然，输入数组中没有出现过的值，创建的数组对应的位置会是0；那么问题来了，应该创建一个长度为多少的数组合适呢？可以有以下3种方案：
①、求出输入数组中有多少个不同的值，新建的数组长度即为该值，但该方法，不能使用数组的下标表示输入元素的值，没法一一对应；
②、因为输入数组的元素个数不确定，而且里面有多少不同的值也不确定，所以需要新建一个65536长度的数组，以应对输入数组中可能出现0~65535不同的值；
③、求出输入数组中的最大值，则其中的元素最多就有（最大值+1）种，则新建数组的长度为（最大值+1）即可；
以上3种方法，我们选用第3种。

总结程序流程如下：
①、求输入数组的最大值max1
②、创建一个新的数组，长度为max1+1；
③、遍历输入数组的元素，新建数组的序号，当作元素的值，该序号里保存的值为元素出现的次数，值出现1次则次数增加1次；
④、求新建数组的元素的最大值max2；
⑤、遍历新建数组的元素，找到第1个值为max2的元素，跳出循环，该元素对应的序号（数组下标）即为输入数组中出现次数最多的元素；

以一个较简单的数组为例，说明计算的流程：

1	3	2	2	4	6	5	2	1	3

可知数组长度为10，最大值为6；新建一个数组，长度为6+1=7，次数均初始化为0：

元素	0	1	2	3	4	5	6
次数	0	0	0	0	0	0	0

遍历数组，统计各元素出现的次数：

元素	0	1	2	3	4	5	6
次数	0	2	3	2	1	1	1

则出现次数最多的为元素2，共出现3次；

三、主要程序代码

/*******************************************************************************
  * 函数名：GetMaxValue
  * 功  能：获取数组元素的最大值
  * 参  数：Arr：数组
			Len：长度，数组元素个数
  * 返回值：最大值
  * 说  明：无
*******************************************************************************/
uint16_t GetMaxValue(uint16_t *Arr, uint16_t Len)
{
	uint16_t max = 0;
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Len; i++)
	{
		if (*(Arr + i) > max)
		{
			max = *(Arr + i);
		}
	}
	return max;
}
/*******************************************************************************
  * 函数名：GetMostFrequentValue
  * 功  能：获取数组中出现次数最多的元素
  * 参  数：Arr：数组
			Len：长度，数组元素个数
  * 返回值：最大值value
  * 说  明：无
*******************************************************************************/
uint16_t GetMostFrequentValue(uint16_t *Arr, uint16_t Len)
{
	uint16_t i;
	uint16_t value = 0;
	uint16_t max1 = 0;
	uint16_t max2 = 0;
	max1 = GetMaxValue(Arr, Len);
	uint16_t temp[max1 + 1];//用于存放次数的数组，该数组的序号，对应输入数组元素的值
	memset(temp, 0, (max1 + 1) * 2);
	for (i = 0; i < Len; i++)
	{
		temp[*(Arr + i)]++;//以元素的值作为temp数组的序号，值出现1次则次数增加1次
	}
	max2 = GetMaxValue(temp, max1 + 1);//求出次数的最大值	
	for (i = 0; i < (max1 + 1); i++)//找到第1个最大值，跳出循环
	{
		if (temp[i] == max2)
		{
			value = i;
			break;//如果要返回较大值，则不需要break
		}
	}
	return value;
}

四、验证

运行环境为STM32单片机，计算的时候，打印出中间过程；
1.数组{1,3,2,2,4,6,5,2,1,3｝：

打印数据的左侧一列为元素的值，右侧为相应的次数，因为最大值是6，所以只输出到6，最后输出的结果为2；
2.数组{10,23,12,3,9,6,5,10,1,10,20,9,3,10,9,8,9,15}：

输出的数据中，元素9和10均出现4次，但输出结果为较小值9，正确。

五、总结

1、程序不考虑时间和空间复杂度，并不一定是最优的算法，只是流程简单，易于理解；
2、该方法利用了数组的下标当作与元素对应的值，因此只适用于数组元素为非负整数的情况；
3、输入数组的长度任意，新建的数组为变长数组，所以要用C99的标准；
4、新建的数组下标当作元素的值，实际相当于给输入数组进行了排序，所以找到第1个最大值，跳出循环，如果有出现次数相同的元素，则返回较小元素；