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LeetCode 347. 前 K 个高频元素

1 题目描述

• 题目链接：347. 前 K 个高频元素

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：
[maybe_some_pic_here]

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]

2 思路

1. 通过哈希进行频率计数，然后转换为vector并按频率进行降序排序，然后输出频率最高的k个数字即可。但是这种方法的复杂度为O(nlogn)，不满足题意。
2. 采用堆排序的方法，同样采用哈希计数，然后按出现频率建立小顶堆(堆的大小为k)，然后输出堆即可。

• 自己造轮子版

class Solution {
    /* 建堆并维持堆的性质 */
    void heapify(vector<pair<int, int>>& vec, int size, int index) {       
        int smallest = index;
        int lson = index * 2 + 1, rson = index * 2 + 2;
        if(lson < size && vec[lson].first < vec[smallest].first) {
            smallest = lson;
        }
        if(rson < size && vec[rson].first < vec[smallest].first) {
            smallest = rson;
        }
        if(index != smallest) {
            auto tmp = vec[index];
            vec[index] = vec[smallest];
            vec[smallest] = tmp;
            heapify(vec, size, smallest);
        }
    }
    /* 这里和堆排序相差就是少了后边的将首个元素与末尾元素交换 */
    void heapSort(vector<pair<int, int>>& vec, int size) {
        for(int i = (size -1)/2; i >= 0; i--) {
            heapify(vec, size, i);
        }
    }
public:
    vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
        map<int, int> m;
        for(int i: nums) {
            m[i]++;     // 频率计数
        }
        vector<pair<int, int>> vec(k, {0, 0}); 
        for(auto &[num, cnt]: m) {
            //printf("%d %d\n", num, cnt);
            if(cnt > vec[0].first) {
                vec[0] = make_pair(cnt, num);
                heapSort(vec, k);   // 维护大小为k的小顶堆
            }
        }
        vector<int> ret(k);
        for(int i = 0; i < k; ++i) {
            ret[i] = vec[i].second;
            //cout << vec[i].first << " "<< vec[i].second<< endl;
        }

        return ret;
    }
};

• STL库版-1

/* 自定义比较函数 */
struct cmp{
    bool operator()(pair<int, int>& a, pair<int, int>& b){
        return a.second > b.second;
    }
};
class Solution {
public:
    vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
        unordered_map<int, int> m;
        for(int i: nums)    m[i]++;
        priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int,int>>, cmp> pq;
        for(auto &[num, cnt]: m) {
            if(pq.size() == k) {
                if(cnt < pq.top().second)   continue;
                pq.pop();
            }
            pq.push({num, cnt});
        }
        vector<int> ret;
        while(!pq.empty()) {
            ret.emplace_back((pq.top()).first);
            pq.pop();
        }
        return ret;
    }
};

• STL库版-2

/* 自定义数据类型 */
struct node{
    int cnt;
    int num;
    node(int num_, int cnt_): num(num_), cnt(cnt_){};
    /* 重写operator <，一般不重写operator > */
    friend bool operator < (node a, node b){
        return a.cnt > b.cnt;
    }
};
class Solution {
public:
    vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
        unordered_map<int, int> m;
        for(int i: nums)    m[i]++; // 频率计数
        priority_queue<node> pq;    // 比较方式缺省，默认调用operator <
        for(auto &[num, cnt]: m) {
            if(pq.size() == k) {
                if(cnt < pq.top().cnt)   continue;  // 当前的数频率更高，插入堆中
                pq.pop();
            }
            pq.push(node(num, cnt));
        }
        vector<int> ret;
        while(!pq.empty()) {
            ret.emplace_back((pq.top()).num);
            pq.pop();
        }
        return ret;
    }
};