[C++][Leetcode][TopK]前K大问题+前K高频(堆+map)

最新推荐文章于 2024-06-13 21:56:09 发布
最新推荐文章于 2024-06-13 21:56:09 发布
阅读量960 收藏 5
点赞数 1
分类专栏： 面试系列 C++程序设计 Leetcode 文章标签： 算法 面试 leetcode
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/BRAVE_NO1/article/details/105228713
版权
本文介绍了在C++中利用堆和map解决LeetCode中关于找到数组和数据流中前K大元素及前K高频元素的问题，包括215. 数组中的第K个最大元素、703. 数据流中的第K大元素、面试题 17.14. 最小K个数和347. 前 K 个高频元素。讨论了快速排序、优先队列（最小堆）等算法的应用，并给出了相关代码实现。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

前两天面试的时候，面试官问了前K大的问题：先是找前K大数，其次是前K高频数。按照面试官的思路一道一道展开~

对总体过程中思考的知识点进行一个总结：

  • 为什么快排常用？
    • 在大规模数据的时候，快速排序只会线性增长，而堆排序增加幅度很大，会远远大于线性。
    • 堆排序指针寻址会耗费很多时间，但是快速排序的话只是移动到前后位置。
    • 参考博文为什么快排最好
  • 介绍一下C++构造函数？
    • 构造函数没有返回值
    • 构造函数用作初始化
    • 构造函数可以重载
  • 点操作符和箭头操作符的区别？
    • 点操作符的对象是实体
    • 箭头操作符的对象是指针
  • C++ 优先队列 堆的使用方式？如何自定义？
  • 为什么sort函数自定义cmp，在类里必须加static关键字？
    • sort中的比较函数compare要声明为静态成员函数或全局函数，不能作为普通成员函数。非静态成员函数是依赖于具体对象的，而std::sort这类函数是全局的，无法再sort中调用非静态成员函数。静态成员函数或者全局函数是不依赖于具体对象的, 可以独立访问，无须创建任何对象实例就可以访问。同时静态成员函数不可以调用类的非静态成员。参考博文

 

目录

1.  Leetcode 215. 数组中的第K个最大元素

2. Leetcode 703. 数据流中的第K大元素

3. Leetcode 面试题 17.14. 最小K个数

4. Leetcode 347. 前 K 个高频元素

 

1.  Leetcode 215. 数组中的第K个最大元素

  • 题目描述

在未排序的数组中找到第 k 个最大的元素。请注意，你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素，而不是第 k 个不同的元素。

示例 1:

输入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2
输出: 5
示例 2:

输入: [3,2,3,1,2,4,5,5,6] 和 k = 4
输出: 4
说明:

你可以假设 k 总是有效的，且 1 ≤ k ≤ 数组的长度。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/kth-largest-element-in-an-array
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

  • 思路分析

这个问题有一种非常常见的思路，就是排序，然后取第K个元素即可。最好的时间复杂度是nlogn。但是这个思路，显然不能让面试官满意。说到排序，我们常用的就是快速排序。排序排序有一个partion函数，设定一个哨兵，每次把一个数组分成两部分，前部分小于哨兵元素（或者大于)，后部分大于哨兵元素（或者小于）。这样每次调用一次partion函数就可以将一个元素放在其应该在的位置上。我们要求取的是第K大的元素，我们并不关心前k-1个元素是否有序。所以我们可以采用partion函数来寻找第K大的元素。按照通常的解法，我们选取第一个元素作为哨兵。经过一轮partion，如果当前元素的下标小于k-1,表示我们要找的第K大的元素在当前元素的后半部分，否则反之。这样我们最多调用K次partion就可以找到第K大的元素，时间复杂度为Klogn.

  • 代码设计
class Solution {
public:
    void partion(vector<int>&nums,int left,int right,int k)
    {
        if(left<right)
        {
            int privot=nums[left];
            int i&
最低0.47元/天 解锁文章
数组中第K大的数（LeetCode 215. Kth Largest Element in an Array）
qq_33466954的博客
05-04 866
题目描述 在未排序的数组中找到第 k 个最大的元素。请注意，你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素，而不是第 k 个不同的元素。 示例 1: 输入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2 输出: 5 示例 2: 输入: [3,2,3,1,2,4,5,5,6] 和 k = 4 输出: 4 说明: 你可以假设 k 总是有效的，且 1 ≤ k ≤ 数组的长度。 思路 即维护一个K大小的最小堆...
C++ 前K个高频单词的六种解法
m0_74922218的博客
03-29 1053
通过大小堆，vector，map容器解决问题，部分名词的解释，不同容器对仿函数（函数对象）的要求不同，与GPT的交流
第(前)k大数问题
weixin_34226182的博客
08-23 155
     所谓“第（前）k大数问题”指的是在长度为n(n&gt;=k)的乱序数组中S找出从大到小顺序的第（前）k个数的问题。解法1： 我们可以对这个乱序数组按照从大到小先行排序，然后取出前k大，总的时间复杂度为O(n*logn + k)。解法2： 利用选择排序或交互排序，K次选择后即可得到第k大的数。总的时间复杂度为O(n*k)解法3： 利用快速排序的思想，从数组S中随机找出一个元素X，把数组分为...
第（前）k大数问题
summerbell
11-05 164
所谓“第（前）k大数问题”指的是在长度为n(n&gt;=k)的乱序数组中S找出从大到小顺序的第（前）k个数的问题。   解法1：我们可以对这个乱序数组按照从大到小先行排序，然后取出前k大，总的时间复杂度为O(n*logn+k)。   解法2：利用选择排序或交互排序，K次选择后即可得到第k大的数。总的时间复杂度为O(n*k)   解法3：利用快速排序的思想，从数组S中随机找出一个元素X，...
leetcode—26.求前k大值与前k小值
柳杰的博客
05-22 883
文章目录引言1.求最小的k个数剑指 Offer 40. 最小的k个数2.求最大的k个数 引言   这是一类面试中特别容易被问到的题目，这里采用两种方法二叉堆与快速排序。 1.求最小的k个数 剑指 Offer 40. 最小的k个数 输入整数数组 arr ，找出其中最小的 k 个数。例如，输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字，则最小的4个数字是1、2、3、4。 思路一：二叉堆 思路：建立一个大顶堆，维持堆的大小为k，如果新入队后，堆的大小大于k，则与新入队元素与堆顶比较，将较大的数移除，这样就可以
求解前K大问题
2301_81521429的博客
06-13 288
堆排序，前K大问题
LeetCode 347.前K个高频元素（C++）（小顶堆思想）
伍粟的博客
01-24 438
堆 思路与算法 首先遍历整个数组，并使用哈希表记录每个数字出现的次数，并形成一个「出现次数数组」。找出原数组的前 k 个高频元素，就相当于找出「出现次数数组」的前 k 大的值。 最简单的做法是给「出现次数数组」排序。但由于可能有 O(N) 个不同的出现次数（其中 N为原数组长度），故总的算法复杂度会达到 O(N log N)，不满足题目的要求。 在这里，我们可以利用堆的思想：建立一个小顶堆，然后遍历「出现次数数组」： 如果堆的元素个数小于 k，就可以直接插入堆中。 如果堆的元素个数等于 k，则检查堆顶与当.
LeetCode-347-前k个高频元素-中等(红黑树/堆/快排)
哼
03-11 1393
一 题目 给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ，请你返回其中出现频率前 k 高的元素。你可以按 任意顺序 返回答案。 二 前言 像这种topK问题（前k小/前k大/第k大/第k小）的题解都是套路，基本就是堆排序O(nlogk)、快速选择O(n)【最快】、二叉搜索树O(nlogk)。本题只是在这基础上的变形而已，要处理值和频率对应的问题，所以考虑以哈希表为底层的unordered_map来处理，然后在后面排序的过程中需要注意数据结构的变化。 三 题解 1.两个红黑树反着赋值。 思路：考虑到
LeetCode 刷题 [C++] 第347题.前 K 个高频元素
心之所向、力之所及
03-02 437
使用哈希表、优先队列来解决前 K 个高频元素的问题
第k大问题
lang_a的博客
11-13 1555
/* 利用快排的特点(假设默认升序排序)，每一次快排操作都能确定一个数在排序结果中的最终固定位置，即该位置 pos 上的数为 N - pos 大的数，且之后的数即为前 N - pos 大的数，故此方法即可求第k大的数 也可求前k大的数。 设取第k大的数，即index = k； 若 pos &lt; index; 就继续快排右侧的数据； 若 pos &gt; index; 就继续快排左侧的数据； 若...
LeetCode 703. 数据流中的第K大元素（优先队列）
12-21
1. 题目 设计一个找到数据流中第K大元素的类（class）。 注意是排序后的第K大元素，不是第K个不同的元素。 你的 KthLargest 类需要一个同时接收整数 k 和整数数组nums 的构造器，它包含数据流中的初始元素。 每次调用 KthLargest.add，返回当前数据流中第K大的元素。 示例: int k = 3; int[] arr = [4,5,8,2]; KthLargest kthLargest = new KthLargest(3, arr); kthLargest.add(3); // returns 4 kthLargest.add(5); // return
LeetCode刷题记录--K大数
m0_67739923的博客
04-28 482
哈希表，线段树，堆，排序
[leetcode]堆排序 求前k大的数
wonner_的博客
07-13 5828
前一篇博客中写到了排序算法，其中包含一个堆排序，因此本篇博客讲解堆这个数据结构及其应用。关于最大堆最小堆以及初始建堆和整理堆在上篇博客中有提及，此处不再赘述。下面讲解一个堆的重要应用，求n个数中前k个大的数，一般思路是将n个数排序，取前k个数，但当n的数量庞大无法加载到内存时，需要另外一种思路，即利用堆，只维护k个树的大小而不需维护全部。具体的思路是：先建一个k个数的小堆，然后从k+1个数往后的值...
LeetCode笔记（动规，前k大元素）
weixin_44066066的博客
05-12 176
62. 不同路径 - medium 二维dp数组 //12.02 //12.05 class Solution { public: int uniquePaths(int m, int n) { vector<vector<int>> cnt(n, vector<int>(m, 1)); for(int i = 1; i < n; i++) { for(int k = 1; k < m; k++
LeetCode：前k高频数
Yubochang的博客
10-08 245
题目： 给定一个非空的整数数组，返回其中出现频率前k高的元素。 示例 1: 输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2 输出: [1,2] 示例 2: 输入: nums = [1], k = 1 输出: [1] 提示： 你可以假设给定的k总是合理的，且 1 ≤ k ≤ 数组中不相同的元素的个数。 你的算法的时间复杂度必须优于 O(n log n) ,n是数组的大小。 题目数据保证答案唯一，换句话说，数组中前 k 个高频元素的集合是唯一的。 你可以按任意顺序返回答案...
LeetCode 692. 前K个高频单词（C++）
qq_27060423的博客
01-28 655
给一非空的单词列表，返回前k个出现次数最多的单词。 返回的答案应该按单词出现频率由高到低排序。如果不同的单词有相同出现频率，按字母顺序排序。 示例 1： 输入: ["i", "love", "leetcode", "i", "love", "coding"], k = 2 输出: ["i", "love"] 解析: "i" 和 "love" 为出现次数最多的两个单词，均为2次。 ...
【快排】数组第k大元素 LeetCode - 215. Kth Largest Element in an Array
Bob__yuan的博客
08-29 290
  快排的详细总结可以看   快排的思想就是，每次选一个 pivot（比如最后一个数），然后将比它小的放它左边（或者右边），把比它大的放他右边（或者左边），相当于每次排好一个数，然后递归的排他左右两部分，这个数自己就不会再动了。   面试时经常回问的一道题就是，找出一个数组第 k 大的元素： LeetCode - 215. Kth Largest Element in an Array Find...
LeetCode(top100)前k个高频元素
weixin_42189091的博客
08-14 187
前k个高频元素 题目描述 给定一个非空的整数数组，返回其中出现频率前 k 高的元素。 题目分析 输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2 输出: [1,2] 输入: nums = [1], k = 1 输出: [1] 提示： 你可以假设给定的 k 总是合理的，且 1 ≤ k ≤ 数组中不相同的元素的个数。 你的算法的时间复杂度必须优于 O(n log n) , n 是数组的大小。 题目数据保证答案唯一，换句话说，数组中前 k 个高频元素的集合是唯一的。 你可以按任意顺序返回答案。 思路
【day-11】寻找前K大个数-堆排序
qq_34864421的博客
04-11 388
堆排序也有大用处呀~
leetcode热门100题c++
最新发布
03-11
<think>好的，用户想找LeetCode热门100题的C++解决方案。我需要先确定用户的具体需求，是不是需要具体的题目解答，比如算法思路、代码示例或者优化方法。用户提到的引用内容中有几个代码示例，比如二进制求和、数组旋转、子数组和能被K整除等，这些可能是top100中的题目。 首先，我应该整理LeetCode top100题中常见的题目类型，比如数组、字符串、动态规划、树、链表等。然后，根据用户提供的引用内容，看看是否有对应的题目可以举例。例如，引用1中的二进制求和是LeetCode第67题，属于字符串处理；引用2中的数组旋转是第189题，涉及数组操作；引用3的子数组和能被K整除是第974题，用到了前缀和和哈希表；引用4可能涉及图的最短路径问题，比如第743题。 接下来，我需要确保提供的代码示例符合用户要求，使用C++编写，并且是top100中的题目。可能需要确认每个引用对应的题目是否在top100列表中，但根据常见情况，像两数之和、反转链表、二叉树遍历等都属于高频题。 用户可能需要每个题目的简要思路和代码示例，同时生成相关问题。例如，对于快速排序，用户示例中提供了代码和相关问题，这里需要类似的结构。需要注意的是，用户要求回答结构清晰，逐步解决问题，所以需要分步骤讲解每个题目的解决方法，并附上代码。 另外，引用内容中的代码需要注意格式是否正确，比如引用1中的二进制求和代码是否有语法错误，是否需要调整。例如，代码中的循环条件和字符串操作是否正确，是否有转义字符的问题。不过用户提供的代码可能存在一些HTML转义字符，比如<和>，需要转换为<和>，确保代码可读性。 最后，生成相关问题时要围绕每个题目的常见疑问，比如时间复杂度、优化方法、应用场景等。例如，对于数组旋转问题，可以问如何在不使用额外空间的情况下解决，或者如何优化反转方法的性能。 总结步骤： 1. 确定LeetCode top100中的常见题目，并匹配用户提供的引用中的例子。 2. 为每个例子提供问题描述、解决思路、代码示例，并确保代码正确。 3. 生成每个题目相关的后续问题，帮助用户深入理解。 4. 检查引用标记是否正确，代码格式是否符合要求，避免语法错误。 5. 使用中文回答，保持结构清晰，分点说明。</think>以下整理了LeetCode热门100题中部分经典问题的C++解决方案，涵盖关键思路与代码实现： --- ### 1. 两数之和（Two Sum） **问题描述**：给定数组和一个目标值，找出数组中两数之和等于目标值的索引。 **解决思路**：利用哈希表记录遍历过的数值及其索引，实现$O(1)$时间复杂度的查找[^1]。 ```cpp #include <vector> #include <unordered_map> using namespace std; class Solution { public: vector<int> twoSum(vector<int>& nums, int target) { unordered_map<int, int> num_map; for (int i = 0; i < nums.size(); ++i) { int complement = target - nums[i]; if (num_map.find(complement) != num_map.end()) { return {num_map[complement], i}; } num_map[nums[i]] = i; } return {}; } }; ``` --- ### 2. 反转链表（Reverse Linked List） **问题描述**：将单链表反转。 **解决思路**：使用三个指针（前驱、当前、后继），逐步反转节点指向。 ```cpp struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} }; class Solution { public: ListNode* reverseList(ListNode* head) { ListNode *prev = nullptr, *curr = head; while (curr) { ListNode *next = curr->next; curr->next = prev; prev = curr; curr = next; } return prev; } }; ``` --- ### 3. 二叉树的中序遍历（Binary Tree Inorder Traversal） **问题描述**：非递归实现二叉树的中序遍历。 **解决思路**：使用栈模拟递归过程，优先访问左子树[^2]。 ```cpp #include <vector> #include <stack> using namespace std; struct TreeNode { int val; TreeNode *left; TreeNode *right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} }; class Solution { public: vector<int> inorderTraversal(TreeNode* root) { vector<int> res; stack<TreeNode*> stk; TreeNode *curr = root; while (curr || !stk.empty()) { while (curr) { stk.push(curr); curr = curr->left; } curr = stk.top(); stk.pop(); res.push_back(curr->val); curr = curr->right; } return res; } }; ``` --- ### 4. 子数组和能被K整除（Subarray Sums Divisible by K） **问题描述**：统计数组中连续子数组的和能被K整除的数量。 **解决思路**：前缀和+哈希表记录余数频率，时间复杂度$O(n)$[^3]。 ```cpp #include <vector> #include <unordered_map> using namespace std; class Solution { public: int subarraysDivByK(vector<int>& nums, int k) { unordered_map<int, int> map = {{0, 1}}; int ans = 0, sum = 0; for (auto &num : nums) { sum += num; int mod = (sum % k + k) % k; // 处理负数取模 if (map.count(mod)) ans += map[mod]; map[mod]++; } return ans; } }; ``` --- §§ 1. 如何优化两数之和问题以处理大数据量？ 2. 反转链表的递归实现方法是什么？ 3. 二叉树前序和后序遍历的非递归实现有何区别？ 4. 如何证明前缀和+哈希表方法在子数组问题中的正确性？ --- **引用说明** : 哈希表优化查找时间的思路常用于数组和字符串问题，如两数之和和二进制求和。 [^2]: 栈和队列是模拟递归和层次遍历的核心数据结构。 : 前缀和与哈希表结合可高效解决子数组和问题，如LeetCode 974和560题。 [^4]: 最短路径算法（如Dijkstra）中更新距离数组的方法与贪心策略相关。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值