50-TOP-K问题练习-LeetCode347前k个高频元素

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。

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：

    1 <= nums.length <= 10^5
    k 的取值范围是 [1, 数组中不相同的元素的个数]
    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

进阶：你所设计算法的时间复杂度 必须 优于 O(n log n) ，其中 n 是数组大小。

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思路

取大用小。

1. 先用Map扫描一遍原集合，将每个元素及其出现的频率存储在Map中。
2. 再次扫描Map，构建最多存储k个值的最小堆，按比较规则入队列（频率越高，值越大），将key值存入优先级队列。难点：根据出现频率大小定义优先级（给优先级队列传入比较器）（碰到类似问题，要擅长用自定义类来解决）
3. 依次出队列元素即可。

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代码

class Solution {
    //现在需要把出现的元素和出现的次数做映射
    //比较的规则是两个不同的key对应的value（出现的频次）谁大谁小
    private class Freq {
        //不同的元素
        int key;
        //出现的次数
        int freq;
        
        //构造方法
        public Freq(int key, int freq) {
            this.key = key;
            this.freq = freq;
        }
    }
    
    public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
        //1.先扫描原数组，将每个元素及出现的次数存储在Map中
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for(int i : nums) {
            map.put(i, map.getOrDefault(i, 0) + 1);
            /**
             * 此处i相当于key值（即每个元素值）value相当于每个元素出现的频次
             *                     put(key, value);当key已经存在就更新value值
             *                     map.getOrDefault(key, defaultValue);就是每个元素出现的频次。当key不存在时，返回默认值defaultValue；当key存在时，返回对应的value值。
             *             等同于下面的代码：
             *             if(map.containsKey(i)) {
             *                 int value = map.get(i); //得到每个元素出现的频次
             *                 map.put(i, value + 1);
             *             } else {
             *                 map.put(i, 1);
             *             }
             */
        }
        
        //2.扫描Map集合，将前k个出现频次最高的入优先级队列（最小堆）
        //向优先级队列中传入一个比较器，比较的是两个Freq对象的value值谁大谁小 o1 - o2
        PriorityQueue<Freq> queue = new PriorityQueue<>(new Comparator<Freq>() {
            @Override
            public int compare(Freq o1, Freq o2) {
                return o1.freq - o2.freq;
            }
        });

        /**
         * Map集合的遍历
         * 每个entry存储了出现的元素（key）以及出现的次数（value）
         * 哈希表类entrySet方法
         * 在java.util包中可用
         * 用于返回哈希表的存在的一组条目
         * 是一个非静态方法，只能通过类对象访问，如果常使用类名称访问该方法，则会收到错误信息
         * 在返回条目集时不会引发异常
         * 它不接受任何参数
         */
        for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()) {
            if(queue.size() < k) {
                queue.offer(new Freq(entry.getKey(), entry.getValue()));
            } else {
                //当前entry.value > 堆顶元素才出队
                Freq peekFreq = queue.peek();
                if(entry.getValue() > peekFreq.freq) {
                    //出队，更新为频次更大的元素入队
                    queue.poll();
                    queue.offer(new Freq(entry.getKey(), entry.getValue()));
                }
            }
        }
        
        //3.依次出队列元素
        int[] ret = new int[k];
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            ret[i] = queue.poll().key;
        }
        return ret;
    }
}