力扣-前k个高频元素

1.问题描述

给定一个非空的整数数组，返回其中出现频率前 k 高的元素。

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]

说明：

你可以假设给定的 k 总是合理的，且 1 ≤ k ≤ 数组中不相同的元素的个数。

你的算法的时间复杂度必须优于 O(n log n) , n 是数组的大小。

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。

输出时，首先输出频率最高的元素，如果频率相同，则先输出元素值较大的元素。

2.输入说明

首先输入nums数组的长度n，

然后输入n个整数，以空格分隔。

最后输入k。

3.输出说明

首先输出频率最高的元素，如果频率相同，则先输出元素值较大的元素。

元素之间以空格分隔。

4.范例

输入：

8
1 1 1 2 2 3 3 4
3

输出：

1 3 2

5.思路

首先对每个元素出现的次数进行计算，并排序，使用字典map可映射每个元素出现的次数，元素为键，出现的次数为值；

其次因为要查找频率前K高的元素，因此可使用最小堆对出现次数进行排序。当当前元素的堆的个数超过k时，移除堆顶最小元素，将当前元素的出现次数插入堆中，遍历所有元素，计科获得堆中前k个高频元素所出现的次数。然而输出结果时需要输出前k高频的元素，且排序先输出最大，相同则先输出元素较大的值，因此在最小堆中使用

priority_queue< pair<int, int>, vector< pair<int, int> >, greater< pair<int, int> > > Q;  //构造最小堆

6.代码

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <queue>
#include <vector>
#include <map>

using namespace std;class Solution {
public:
    vector<int> topKFrequent(vector<int> nums, int k)
    {
        // 使用字典，统计每个元素出现的次数，元素为键，元素出现的次数为值
        map<int, int> map;//注意map的用法
        for(int i:nums)//迭代遍历nums中元素并放入map中  ，注意 i用来代表nums中的每个元素
            map[i] ++;

        //优先级队列实现最小堆算法
        //1.优先队列没有front()函数与 back()函数，而只能通过top()函数来访问队首元素(也可以称为堆顶元素),也就是优先级最高的元素。
        //2.priority_queue又称为优先队列，其底层是用堆来进行实现的。在优先队列中，队首元素一定是当前队列中优先级最高的那一个。
        //第二个参数vector<>是用来承载底层数据结构堆（heap）的容器；
        //第三个参数less<>或者greater<>是对第一个参数的比较类，less<int>表示数字越大优先级越大，greater<int>表示数字越小，优先级越大。
        //3.关于vector< pair<int, int> >用法：类似于map，但map会对插入的元素按键自动排序，而且不允许键重复。vector的这种用法不会自动排序，而且允许重复。

        priority_queue< pair<int, int>, vector< pair<int, int> >, greater< pair<int, int> > > Q;
        //其中greater< pair<int,int> >会在first相等时比较second

        // 遍历map，维护一个大小为K的小顶堆
        for (auto it : map)//c++11以后用aoto遍历map
            if (Q.size() == k)
            { //队列满了，替换头元素，重新排序堆
                if (it.second > Q.top().first)//it指代map中元素，it.second指向频率；而Q.top().first指向堆顶元素的频率大小
                { //堆排
                    Q.pop();
                    Q.push(make_pair(it.second, it.first));//先根据元素出现频率排序，再根据元素大小排序
                }
            }
            else//小于K直接插入
                Q.push(make_pair(it.second, it.first));//这边插入时，pair<频率，元素值>
        vector<int> res;
        while (Q.size()) { //将优先队列中k个高频元素存入vector
            res.push_back(Q.top().second);//注意，这边second指向元素值
            Q.pop();
        }
        return vector<int>(res.rbegin(), res.rend());//反向迭代器 ，思考下为什么？解答：因为小顶堆是堆顶元素一个个弹出来的，
                                                     //也就是前K个中频率最低的那个元素，先进入到res中，所以最后的结果肯定要逆序输出！
    }

};
int main()
{
    //freopen("in.txt","r",stdin);
    //freopen("out.txt","w",stdout);
    int n,data,k;
    vector<int> nums;
    cin>>n;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        cin>>data;
        nums.push_back(data);
    }
    cin>>k;
    vector<int> res=Solution().topKFrequent(nums,k);
    for(int i=0;i<res.size();i++)
    {
        if (i>0)
            cout<<" ";
        cout<<res[i];
    }
    return 0;
}