451. 根据字符出现频率排序-LeetCode(C++)

451. 根据字符出现频率排序

题目

给定一个字符串 s ，根据字符出现的 频率 对其进行 降序排序 。一个字符出现的 频率 是它出现在字符串中的次数。

返回 已排序的字符串 。如果有多个答案，返回其中任何一个。

提示:

• 1 <= s.length <= 5 * 105
• s 由大小写英文字母和数字组成

示例

示例 1:

输入: s = "tree"
输出: "eert"
解释: 'e'出现两次，'r'和't'都只出现一次。
因此'e'必须出现在'r'和't'之前。此外，"eetr"也是一个有效的答案。

示例 2:

输入: s = "cccaaa"
输出: "cccaaa"
解释: 'c'和'a'都出现三次。此外，"aaaccc"也是有效的答案。
注意"cacaca"是不正确的，因为相同的字母必须放在一起。

示例 3:

输入: s = "Aabb"
输出: "bbAa"
解释: 此外，"bbaA"也是一个有效的答案，但"Aabb"是不正确的。
注意'A'和'a'被认为是两种不同的字符。

题解1 - 利用 vector 自定义排序

来自利用vector自定义排序

1. 使用无序map存储字符和出现次数映射关系
2. 在vector中存储pair对，利用vector自定义排序

class Solution {
public:
    string frequencySort(string s) {
        unordered_map<int,int> hashmap;
        for(char ch : s){
            ++hashmap[ch];
        }
        string result;
        vector<pair<int,int>> vec;
        for (const auto &m : hashmap) {
            vec.push_back(m);
        }
        sort(vec.begin(),vec.end(),[] (const pair<int,int> &p1, const pair<int,int> &p2){
            return p1.second > p2.second;
        });
        for(const auto & v : vec){
            for(int i = 0;i < v.second;i++){
                result += v.first;
            }
        }
        return result;
    }
};

题解2 - 利用优先队列

来自利用优先队列

当使用 pair<int, char> 作为 priority_queue 的元素类型时，C++ 会使用 std::less<pair<int, char>> 作为默认的比较函数。std::less<pair<int, char>> 的行为是首先比较 pair 的第一个元素（在这个例子中是 int 类型的频率）。如果第一个元素相等，它会继续比较第二个元素（在这个例子中是 char 类型的字符）。

class Solution {
public:
    string frequencySort(string s) {
        unordered_map<char, int> ump;
        for (const auto &c : s) {
            ++ump[c];
        }
        priority_queue<pair<int, char>> pq;
        for (const auto &m : ump) {
            pq.push({m.second, m.first});
        }        
        string ret;
        while (!pq.empty()) {
            auto t = pq.top(); 
            pq.pop();
            ret.append(t.first, t.second);
        }
        return ret;
    }
};

C++相关语法： pair 模板类

在 C++ 标准库中，pair 是一个模板类，用于存储一对元素，这两个元素可以是不同的数据类型。pair 通常用于函数返回两个值的场景，或者在容器中存储两个相关联的数据项。

例如，如果你有一个 pair<int, int> 类型的对象，它可以存储两个 int 类型的值。pair 提供了两个公开的成员变量 first 和 second，分别用于访问这对元素中的第一个和第二个值。

vector<pair<int,int>> vec;

这里定义了一个 vector，它的元素类型是 pair<int, int>。这意味着 vec 可以存储一系列整数对，每个整数对由两个 int 类型的值组成。你可以使用 vec.push_back(make_pair(a, b)) 来添加新的整数对到这个向量中，其中 a 和 b 是你想要存储的两个整数。你也可以通过下标操作符 [] 或者迭代器来访问和修改向量中的元素。

访问pair<int,int>的元素使用first和second，注意不要括号！！！

for(const auto & v : vec){
    for(int i = 0;i < v.second;i++){
        result += v.first;
    }
}

C++相关语法：利用 vector 自定义排序

sort(vec.begin(),vec.end(),[] (const pair<int,int> &p1, const pair<int,int> &p2){
    return p1.second > p2.second;
});

这段代码是 C++ 中使用 std::sort 函数对 vector<pair<int, int>> 类型的容器 vec 进行排序的示例。std::sort 是 C++ 标准库中的一个非常强大的算法，它可以根据指定的比较函数对序列进行排序。

这里的 sort 函数调用包含三个部分：

1. vec.begin(), vec.end()：这是要排序的范围，begin() 返回指向 vec 第一个元素的迭代器，end() 返回指向 vec 末尾（最后一个元素之后的位置）的迭代器。

2. 一个 lambda 表达式作为比较函数：[] (const pair<int,int> &p1, const pair<int,int> &p2) { return p1.second > p2.second; }。这个 lambda 表达式接收两个 pair<int, int> 类型的参数 p1 和 p2，并返回一个布尔值。如果 p1.second 大于 p2.second，则返回 true，表示 p1 应该排在 p2 后面；否则返回 false，表示 p1 应该排在 p2 前面。这里的比较是基于 pair 的 second 成员进行的。

3. 排序的行为：由于 lambda 表达式中使用了 > 操作符，所以 sort 函数会将 vec 中的元素按照 pair 的 second 成员从大到小的顺序进行排序。

简而言之，这段代码的作用是将 vec 中的元素按照每个元素的 pair 的 second 成员值从大到小排序。如果 second 成员值相同，则 first 成员的值不会影响排序结果，因为 std::sort 只考虑提供的比较函数。

C++相关语法：头文件 <queue> 中的优先队列 priority_queue

在 C++ 中，优先队列是一种特殊的队列，它不遵循先进先出（FIFO）的原则，而是根据元素的优先级来出队。在 C++ 标准库中，优先队列是通过std::priority_queue 容器适配器实现的。std::priority_queue 默认是一个最大堆，即队首元素是最大的。如果你需要一个最小堆，可以通过传递一个自定义的比较函数来实现。

• 自动排序：优先队列在插入新元素时会自动根据元素的优先级进行排序。

• 只访问队首元素：你只能访问优先队列的队首元素，即优先级最高的元素。

• 不提供索引访问：与 std::vector 或 std::list 不同，你不能通过索引直接访问优先队列中的元素。

• 构造：可以指定一个比较函数来定义优先级。

• push：向队列中添加元素。

• pop：移除队首元素。

• top：访问队首元素，但不移除它。

• empty：检查队列是否为空。

• size：返回队列中的元素数量。

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    // 创建一个最小堆优先队列
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap;
    priority_queue<int> maxHeap;
    
    // 添加元素
    minHeap.push(30);
    minHeap.push(10);
    minHeap.push(20);

    // 打印队首元素
    cout << "The smallest element is " << minHeap.top() << endl;

    // 移除队首元素
    minHeap.pop();

    // 再次打印队首元素
    cout << "The next smallest element is " << minHeap.top() << endl;

    return 0;
}