NC97 字符串出现次数的TopK问题

本文介绍如何使用Java实现一个高效的算法,以找出给定字符串数组中出现次数前k的字符串及其出现次数,同时遵循特定的排序规则。通过TreeMap和PriorityQueue结合,时间复杂度达到O(NlogK)。

NC97 字符串出现次数的TopK问题

描述
给定一个字符串数组,再给定整数k,请返回出现次数前k名的字符串和对应的次数。
返回的答案应该按字符串出现频率由高到低排序。如果不同的字符串有相同出现频率,按字典序排序。
对于两个字符串,大小关系取决于两个字符串从左到右第一个不同字符的 ASCII 值的大小关系。
比如"ah1x"小于"ahb",“231”<”32“
字符仅包含数字和字母

[要求]
如果字符串数组长度为N,时间复杂度请达到O(N \log K)O(NlogK)

import java.util.*;


public class Solution {
    /**
     * return topK string
     * @param strings string字符串一维数组 strings
     * @param k int整型 the k
     * @return string字符串二维数组
     */
    class DescComparator implements Comparator<Map.Entry<String,Integer>>
{
   @Override
   public int compare(Map.Entry<String, Integer> o1, Map.Entry<String, Integer> o2) {
       if (o1.getValue().equals(o2.getValue())){
           //字典序小的在前 所以 o1 比 o2
           return o2.getKey().compareTo(o1.getKey());
       }else {
           //数量小的在前所以 o1 - o2
           return o1.getValue() - o2.getValue();
       }
   }
}
    public String[][] topKstrings (String[] strings, int k) {
        // write code here
        String[][] res = new String[k][2] ;
        if(strings == null || strings.length == 0){
            return null ;
        }
        if(k == 0){
            return new String[][]{};
        }
        TreeMap<String , Integer> map = new TreeMap<>() ;
        for(int i = 0 ; i < strings.length ; i++){
            if(map.containsKey(strings[i])){
                map.put(strings[i] , map.get(strings[i])+1) ;
            }else{
                 map.put(strings[i] , 1) ;
            }
        }
         Comparator compa = new DescComparator();
        PriorityQueue minHead = new PriorityQueue(k , compa);
        for(Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()){
            if(minHead.size() < k){
                minHead.offer(entry) ;
                //continue ;
            }
            else if(compa.compare(minHead.peek() , entry) < 0){
                minHead.poll();
                minHead.offer(entry) ;
            }
        }
        for(int i = k-1 ; i >= 0 ; i--){
            Map.Entry<String , Integer> node = (Map.Entry)minHead.poll();
            res[i][0] = node.getKey();
            res[i][1] = String.valueOf(node.getValue()) ;
        }
        return res ;
    }
}
<think>我们之前讨论的是WRF输出的文本文件(如CSV/TXT)如何导入ArcGIS。现在用户转而询问“.nc文件的样子”,即NetCDF文件的外观特征。注意用户引用的文献与.nc文件无关,应忽略。 关于.nc文件(NetCDF格式)的外观特征: 1. NetCDF是一种自描述的二进制格式,通常用于存储科学数据(如气象、海洋等)。 2. 它不是一个文本文件,因此用文本编辑器打开会看到乱码(除了文件头部的部分元数据可能是可读字符串)。 3. 但是,NetCDF文件的结构可以通过特定的工具(如ncdump)以文本形式导出,展示其内部结构。 因此,我们可以这样描述: - 直接查看:用文本编辑器打开会看到大量乱码,但开头部分可能包含一些可读的元数据(如变量名、维度名等)。 - 使用工具查看:通过ncdump工具可以将NetCDF文件的结构以文本形式输出,这种输出具有特定的格式。 我们也可以简单描述ncdump输出的文本格式,因为这是用户能够“看到”的.nc文件的结构。 另外,用户之前的问题是关于WRF输出的,而WRF的默认输出格式就是NetCDF。因此,我们可以结合WRF输出来描述。 回答结构: 1. 解释NetCDF文件本质是二进制,但可以借助工具查看。 2. 展示一个ncdump输出的示例片段(模拟WRF输出),并解释其中的组成部分(维度、变量、属性等)。 3. 说明在ArcGIS中如何直接使用NetCDF文件(作为补充,因为用户之前关注ArcGIS)。 注意:用户要求使用中文,数学公式用$...$或$$...$$。 由于用户要求生成相关问题,最后需要提出相关问题。 注意:引用标识的使用,但我们回答中不会引用之前的引用[1-4],因为与该问题无关。如果提到ncdump或NetCDF的标准信息,可以不加引用,或者引用NetCDF官方网站(但这里不需要具体引用)。 步骤: 1. 开头说明NetCDF文件是二进制文件,但可通过工具查看。 2. 展示一个ncdump输出的例子(简化版的WRF输出),并解释这个文本表示中的各个部分。 3. 补充说明在ArcGIS中可以直接读取NetCDF文件。 示例ncdump输出(以WRF输出为例): ``` netcdf wrfout { dimensions: Time = UNLIMITED ; // (2 currently) west_east = 120 ; south_north = 120 ; bottom_top = 30 ; variables: float T(Time, bottom_top, south_north, west_east) ; T:description = "Potential temperature" ; T:units = "K" ; float U(Time, bottom_top, south_north, west_east) ; U:description = "U wind component" ; U:units = "m/s" ; // ... 其他变量 // 全局属性 :TITLE = "OUTPUT FROM WRF V4.2" ; :START_DATE = "2020-01-01_00:00:00" ; } ``` 解释: - dimensions: 定义维度(如时间、空间维度) - variables: 定义变量,每个变量有维度、数据类型、属性(如单位和描述) - 全局属性:整个文件的元数据 最后,生成相关问题。 </think>### NetCDF (.nc) 文件的外观特征 NetCDF(Network Common Data Form)文件是科学数据存储的标准二进制格式,尤其在气象、海洋学和气候建模领域(如WRF输出)广泛应用。其外观特征如下: #### 1. **文件结构(通过专用工具查看)** NetCDF本质是二进制文件,但通过`ncdump`等工具可转换为人类可读的文本格式: ```plaintext netcdf wrfout_d01_2023-07-01 { dimensions: Time = UNLIMITED ; // 时间维度(动态) west_east = 150 ; // 东西向网格数 south_north = 120 ; // 南北向网格数 bottom_top = 40 ; // 垂直层数 variables: float T(Time, bottom_top, south_north, west_east) ; T:units = "K" ; T:description = "Potential temperature" ; float U(Time, bottom_top, south_north, west_east) ; U:units = "m s-1" ; U:long_name = "U-wind component" ; global attributes: :TITLE = "WRF OUTPUT" ; :SIMULATION_START_DATE = "2023-07-01_00:00:00" ; } ``` #### 2. **核心组成部分** - **维度(Dimensions)** 定义数据轴,如: - 时间轴:$Time$ - 空间轴:$west\_east$, $south\_north$, $bottom\_top$ - **变量(Variables)** 多维数组存储实际数据,如温度$T$和风速$U$,遵循维度顺序: $$T[Time][bottom\_top][south\_north][west\_east]$$ - **属性(Attributes)** 描述性元数据: - 变量属性:单位($units$)、物理意义($description$) - 全局属性:模拟参数、坐标系信息 #### 3. **GIS可视化效果** 在ArcGIS/QGIS中加载.nc文件时,会解析为: - **多维栅格层** <img src="https://pro.arcgis.com/en/pro-app/latest/help/analysis/image/netcdf-temperature.gif" width=300> *温度变量的时空分布[^1]* - **矢量场表示** <img src="https://www.unidata.ucar.edu/software/netcdf/images/vectors.png" width=300> *风速风向矢量箭头[^2]* #### 4. **与文本文件的本质区别** | 特性 | NetCDF (.nc) | 文本文件 (CSV/TXT) | |--------------|-----------------------------|------------------------| | **存储格式** | 二进制(带自描述结构) | ASCII/UTF-8文本 | | **数据组织** | 多维数组 + 元数据 | 表格结构(行/列) | | **读取效率** | 高速随机访问(HDF5底层) | 需全文件扫描 | | **典型应用** | WRF/CMIP6等模型输出 | 站点观测、简单统计 | > 注:在命令行使用 `ncdump -h wrfout.nc` 可查看文件头信息,`ncdump wrfout.nc > output.txt` 可导出全文本。 --- ### 相关问题 1. 如何在Python中使用xarray库读取WRF输出的.nc文件? 2. 将NetCDF文件导入ArcGIS时如何正确设置时间维度和垂直坐标系? 3. NetCDF和HDF5格式有何联系与区别? 4. 如何处理WRF输出中嵌套网格(多domain)的.nc文件? 5. 如何从.nc文件中提取特定经纬度点的气象数据时间序列? [^1]: 图为ArcGIS Pro多维栅格渲染示意图 [^2]: 矢量场可视化示例来自Unidata NetCDF官方文档
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