Con el siguiente codigo pretendo extraer las subcadenas de longitud 4 y hacer un recuento del numero de cada patron. Para ello, convierto cada patron en un numero entero y a partir de ahi inicio el contador. No sé muy bien si las combinaciones las hace correctamente:
por ejemplo si tengo la secuencia:

s=[1 (1), 0 (2), 1 (3), 1 (4), 0 (5), 0 (6), 1 (7), 0 (8), 0 (9), 1 (10) , 1 (11), 1 (12),

1 (13), 0 (14), 0 (15), 0 (16), 1 (17), 1 (18), 1 (19), 0 (20) ];

Los numeros entre parentesis son solo para indicar el orden.
Las subcadenas de longitud 4 serian:

01: 1 (01) 0 (02) 1 (03) 1 (04) -> [1,0,1,1],

02: 1 (01) 1 (03) 0 (05) 1 (07) -> [1,1,0,1],

03: 1 (01) 1 (04) 1 (07) 1 (10) -> [1,1,1,1],

04: 1 (01) 0 (05) 0 (09) 1 (13) -> [1,0,0,1],

05: 1 (01) 0 (06) 1 (11) 0 (16) -> [1,0,1,0],

06: 1 (01), 1 (07), 1 (13), 1 (19) -> [1,1,1,1],

07: 0 (02) 1 (03) 1 (04) 0 (05) -> [0,1,1,0],

08: 0 (02) 1 (04) 0 (06) 0 (08) -> [0,1,0,0],

09: 0 (02) 0 (05) 0 (08) 1 (11) -> [0,0,0,1],

10: 0 (02) 0 (06) 1 (10) 0 (14) -> [0,0,1,0],

11: 0 (02), 1 (07), 1 (12), 1 (17) -> [0,1,1,1],

12: 0 (02) 0 (08) 0 (14) 0 (20) -> [0,0,0,0],

13: 1 (03) 1 (04) 0 (05) 0 (06) -> [1,1,0,0],

14: 1 (03) 0 (05) 1 (07) 0 (09) -> [1,0,1,0],

15: 1 (03) 0 (06) 0 (09) 1 (12) -> [1,0,0,1],

16: 1 (03) 1 (07) 1 (11) 0 (15) -> [1,1,1,0],

17: 1 (03), 0 (08), 1 (13), 1 (18) -> [1,0,1,1],

18: 1 (04) 0 (05) 0 (06) 1 (07) -> [1,0,0,1],

19: 1 (04) 0 (06) 0 (08) 1 (10) -> [1,0,0,1],

20: 1 (04) 1 (07) 1 (10) 1 (13) -> [1,1,1,1],

21: 1 (04) 0 (08) 1 (12) 0 (16) -> [1,0,1,0],

22: 1 (04) 0 (09) 0 (14) 1 (19) -> [1,0,0,1],

23: 0 (05) 0 (06) 1 (07) 0 (08) -> [0,0,1,0],

24: 0 (05) 1 (07) 0 (09) 1 (11) -> [0,1,0,1],

25: 0 (05) 0 (08) 1 (11) 0 (14) -> [0,0,1,0],

26: 0 (05) 0 (09) 1 (13) 1 (17) -> [0,0,1,1],

27: 0 (05) 1 (10) 0 (15) 0 (20) -> [0,1,0,0],

28: 0 (06) 1 (07) 0 (08) 0 (09) -> [0,1,0,0],

29: 0 (06) 0 (08) 1 (10) 1 (12) -> [0,0,1,1],

30: 0 (06) 0 (09) 1 (12) 0 (15) -> [0,0,1,0],

31: 0 (06), 1 (10), 0 (14), 1 (18) -> [0,1,0,1],

32: 1 (07) 0 (08) 0 (09) 1 (10) -> [1,0,0,1],

33: 1 (07) 0 (09) 1 (11) 1 (13) -> [1,0,1,1],

34: 1 (07), 1 (10), 1 (13), 0 (16) -> [1,1,1,0],

35: 1 (07), 1 (11), 0 (15), 1 (19) -> [1,1,0,1],

36: 0 (08) 0 (09) 1 (10) 1 (11) -> [0,0,1,1],

37: 0 (08), 1 (10), 1 (12), 0 (14) -> [0,1,1,0],

38: 0 (08), 1 (11), 0 (14), 1 (17) -> [0,1,0,1],

39: 0 (08), 1 (12), 0 (16), 0 (20) -> [0,1,0,0],

40: 0 (09), 1 (10), 1 (11), 1 (12) -> [0,1,1,1],

41: 0 (09), 1 (11), 1 (13), 0 (15) -> [0,1,1,0],

42: 0 (09), 1 (12), 0 (15), 1 (18) -> [0,1,0,1],

43: 1 (10), 1 (11), 1 (12), 1 (13) -> [1,1,1,1],

44: 1 (10), 1 (12), 0 (14), 0 (16) -> [1,1,0,0],

45: 1 (10), 1 (13), 0 (16), 1 (19) -> [1,1,0,1],

46: 1 (11), 1 (12), 1 (13), 0 (14) -> [1,1,1,0],

47: 1 (11), 1 (13), 0 (15), 1 (17) -> [1,1,0,1],

48: 1 (11), 0 (14), 1 (17), 0 (20) -> [1,0,1,0],

49: 1 (12), 1 (13), 0 (14), 0 (15) -> [1,1,0,0],

50: 1 (12), 0 (14), 0 (16), 1 (18) -> [1,0,0,1],

51: 1 (13), 0 (14), 0 (15), 0 (16) -> [1,0,0,0],

52: 1 (13), 0 (15), 1 (17), 1 (19) -> [1,0,1,1],

53: 0 (14), 0 (15), 0 (16), 1 (17) -> [0,0,0,1],

54: 0 (14), 0 (16), 1 (18), 0 (20) -> [0,0,1,0],

55: 0 (15), 0 (16), 1 (17), 1 (18) -> [0,0,1,1],

56: 0 (16), 1 (17), 1 (18), 1 (19) -> [0,1,1,1],

57: 1 (17), 1 (18), 1 (19), 0 (20) -> [1,1,1,0],

y al final obtener un recuento de las veces que se repite cada patrón y su frecuencia relativa:

0 0 0 0 ------ 161.697 - 0,0606515378844711

0 0 0 1 ------ 163.593 - 0,0613627156789197

0 0 1 0 ------ 164.201 - 0,0615907726931733

0 0 1 1 ------ 166.680 - 0,0625206301575394

0 1 0 0 ------ 164.105 - 0,0615547636909227

0 1 0 1 ------ 166.501 - 0,0624534883720930

0 1 1 0 ------ 167.099 - 0,0626777944486122

0 1 1 1 ------ 168 835 - 0,0633289572393098

1 0 0 0 ------ 164.086 - 0,0615476369092273

1 0 0 1 ------ 166.963 - 0,0626267816954239

1 0 1 0 ------ 166.931 - 0,0626147786946737

1 0 1 1 ------ 169 470 - 0,0635671417854464

1 1 0 0 ------ 166.622 - 0,0624988747186797

1 1 0 1 ------ 169.326 - 0,0635131282820705

1 1 1 0 ------ 169 251 - 0,0634849962490623

1 1 1 1 ------ 170 640 - * 0,0640060015003751

Para ello intento utilizar el siguiente codigo:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <stdlib.h>
#include <vector>
#include <string>
 
using namespace std;
 
int main() {
	string cadena;
	char pr;
//	ofstream fo ("entreno.txt");
	ifstream fi("entreno.txt");
	int numero;
	int patron_int;	
   }
 
//  fo.close();
	getline(fi, cadena);
	vector<int>v(cadena.size()); 
	vector<int>patron(4);
	vector<long long>patrones(16);
	float N;
 
	//cout << cadena;
	//numero = Int32.Parse(cadena[0]);
	//pr=cadena[0].c_str();
	//cout << numero;
	//cout << cadena[0];
	for(int i=0; i<cadena.size(); i++) {
//		if (cadena[i]=='1') v[i]=0;
//		else if (cadena[i]=='1') v[i]=1;
		v[i]=cadena[i]-48;
//		cout << v[i];
	}
 
	for(int i=0;i<v.size()-3;i++) {
		for(int j=i;j<v.size()-3;j++) {
			patron[3]=v[i];
			patron[2]=v[j+1];
			patron[1]=v[j+2];
			patron[0]=v[j+3];
			//cout << patron[3] << patron[2] << patron[1] << patron[0] << endl;
			patron_int= patron[0] + patron[1]*2 + patron[2]*4 + patron[3]*8;
			//cout << patron_int << endl;
			patrones[patron_int]++;
			//if(i==v.size()/5) system("pause");
 
			//system("pause");
		}
		N=(100*i)/(v.size()-3);
	//	cout << N << "%" << endl;
 
	}
 
	for(int i=0; i<patrones.size(); i++) {
		cout << i << " se repite " << patrones[i] << " veces." << endl;	
	}
	//cout << v.size();	
	system("pause");
	fi.close();
	return 0;
}
 

Pero debido a que no soy un programador experto en C++, quisiera mejorarlo y modificarlo de forma que me calculara subcuerdas de 4-20.
Primero me podrías decir que debo modificar y despues os pregunto dudas para asi intentar aprender a programar en C++.
Muchas gracias

La secuencia de binarios esta toda en una sola linea? Los miles que tenes o están de a 20?

Si la secuencia de binarios estan agrupadas de a 20 podrias usar algo asi:
Bien, despues hay otro asunto, porque tu secuencia no se forma cortando la cadena solamente, sino que:
Los valores se van salteando, es esto así, verdad? De eso se encargan los "for".
Calculo que debe haber una mejor forma que pasar a enteros, para no consumir tanta ram, pero no te olvides que este tipo de cálculos, y en especial los bucles pueden consumirte toda la ram.. una opción para no trancar el programa seria meter la parte de los bucles en un nuevo thread, eso liberaría a la función principal (el main) y a lo mejor, que funcione un poco mejor..

Saludos!

---

Algo así te puede servir para el bucle principal, pero hay que arreglarlo, porque en cierto momento se desborda el array