力扣刷题：前 K 个高频元素（java实现）

Posted 2022-01-05 谦谦均

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 <= 105
• 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。

相关标签：、数组、哈希表、分治、桶排序、计数、快速选择、排序、堆（优先队列）

解析：题目要求输出频率最高的前k个，一般看到前几个就可以考虑用堆来实现。大概构思一下，可以先用map键值对来记录数组中每个元素和该元素在数组中出现的频率，然后将这些元素放到有限队列中，取出前k个。具体代码如下所示：

public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) 
        //定义一个map集合来存储元素和对应的频率
        Map<Integer,Integer> map = new HashMap<>();
        //for循环遍历数组，统计频率
        for (int num : nums) 
            //这个方法是判断这个元素在不在map里面，在的话就用该元素，不在就用0代替
            map.put(num,map.getOrDefault(num,0)+1);
        
        //创建一个有限队列，参数为降序排序
        PriorityQueue<int[]> priorityQueue = new PriorityQueue<>((a,b)->b[1]-a[1]);
        //对map集合进行遍历，根据频率的大小将所有元素存储到有限队列中
        for (int key : map.keySet()) 
            priorityQueue.add(new int[]key,map.get(key));
        
        int[] arr = new int[k];
        for (int i = 0; i < k; i++) 
            //弹出频率最高的元素，并存到数组中
            arr[i] = priorityQueue.poll()[0];
        
        return arr;
    

Java优先队列简介：
Java中PriorityQueue实现了Queue接口，不允许放入null元素；其通过堆实现，具体说是通过完全二叉树（complete binary tree）实现的小顶堆（任意一个非叶子节点的权值，都不大于其左右子节点的权值），也就意味着可以通过数组来作为PriorityQueue的底层实现。

常用方法如下：

• add(E e)和offer(E e)的语义相同，都是向优先队列中插入元素，前者在插入失败时抛出异常，后则则会返回false。对于PriorityQueue这两个方法其实没什么差别。
• element()和peek()的语义完全相同，都是获取但不删除队首元素，也就是队列中权值最小的那个元素，二者唯一的区别是当方法失败时前者抛出异常，后者返回null。根据小顶堆的性质，堆顶那个元素就是全局最小的那个；由于堆用数组表示，根据下标关系，0下标处的那个元素既是堆顶元素。所以直接返回数组0下标处的那个元素即可。
• remove(Object o)方法用于删除队列中跟o相等的某一个元素（如果有多个相等，只删除一个），该方法不是Queue接口内的方法，而是Collection接口的方法。由于删除操作会改变队列结构，所以要进行调整；又由于删除元素的位置可能是任意的，所以调整过程比其它函数稍加繁琐。

心中有梦，眼里有光。