如何在JavaScript中实现仅返回数组中一组模式的函数？

我希望实现一个JavaScript函数findPattern(arr)，用于查找并返回数组中的数字模式，但仅返回该模式一次。示例如下：

示例1：findPattern([1, 2, 3, 4, 5]) 应返回 [1]，而非 [1,1,1,1]；
示例2：findPattern([1, 5, 4, 8, 7, 11, 10, 14, 13]) 应返回 [4, -1]，而非 [4, -1, 4, -1, 4, -1, 4, -1]；
示例3：findPattern([1, 5, 2, 3, 1, 5, 2, 3, 1]) 应返回 [4, -3, 1, -2]，而非 [4, -3, 1, -2, 4, -3, 1, -2]。

请问有什么简洁的实现方式？

解决方案 #

要解决这个问题，核心思路是先计算数组的相邻元素差值序列，然后在这个差值序列中找到最短的重复子单元——这个子单元就是我们要返回的模式。下面是具体实现：

function findPattern(arr) {
  // 处理数组长度不足2的边界情况
  if (arr.length < 2) return arr.slice(0, 1);
  
  // 生成相邻元素的差值序列
  const diffs = arr.slice(1).map((current, index) => current - arr[index]);
  
  // 从最短的可能模式长度开始遍历检查
  for (let patternLen = 1; patternLen <= diffs.length / 2; patternLen++) {
    // 验证当前长度的子序列是否能完全重复覆盖整个差值序列
    const isValidPattern = diffs.every((val, idx) => val === diffs[idx % patternLen]);
    if (isValidPattern) {
      return diffs.slice(0, patternLen);
    }
  }
  
  // 如果没有找到重复模式，返回完整的差值序列
  return diffs;
}

代码说明 #

1. 差值序列生成：通过slice(1)获取原数组从第二个元素开始的子数组，再用map计算每个元素与前一个元素的差值，得到差值序列。
2. 模式查找逻辑：从长度为1的子序列开始检查，逐步增加长度，直到找到能完全匹配整个差值序列的重复单元。用every方法验证每个位置的差值是否和模式对应位置的差值一致（通过idx % patternLen循环取模式的索引）。
3. 边界处理：当数组长度小于2时，直接返回第一个元素（符合示例1的逻辑）。

测试验证 #

用你给出的示例测试：

• findPattern([1,2,3,4,5]) → 差值序列为[1,1,1,1]，长度1的模式匹配，返回[1]，符合预期。
• findPattern([1,5,4,8,7,11,10,14,13]) → 差值序列为[4,-1,4,-1,4,-1,4,-1]，长度2的模式匹配，返回[4,-1]，符合预期。
• findPattern([1,5,2,3,1,5,2,3,1]) → 差值序列为[4,-3,1,-2,4,-3,1,-2]，长度4的模式匹配，返回[4,-3,1,-2]，符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jonathan Edmund