前K个高频元素——使用优先级队列构建小根堆实现

• • 题目描述
  • 解题思路
  • 优先级队列 priority_queue
  • priority_queue构建大根堆、小根堆

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。

来源：力扣（LeetCode）

top K问题，采用大根堆或者小根堆解决

• 统计元素出现的频率（map）
• 依据频率对元素进行排序（优先级队列可用于实现大根堆或小根堆）
• 找出前K个高频元素输出

priority_queue：优先级队列，包含在头文件中，可以以O(log n) 的效率查找一个队列中的最大值或者最小值。

模板：priority_queue

参数说明(后两个参数可省略)：

• type：数据类型
• container：实现优先级队列的底层容器，默认为vector
• function：元素之间的比较方式，默认为operator<，为最大堆

#include 
#include  //less greater需要使用此头文件
//priority_queue<数据类型，底层实现容器，元素之间比较方式>
//成员函数：empty(),size(),pop(),top(),push()

//1. 构建一个大顶堆
priority_queue bigHeap1;
priority_queue,less> bigHeap2;
//2. 构建一个小顶堆
priority_queue,greater> smallHeap;

//3. 构建元素类型为map的小顶堆
class myComparison{
public:
    bool operator()(const pair& lhs,const pair& rhs){
        return lhs.second > rhs.second;
    }
};
priority_queue,vector>,myComparison> pri_que;

//4. 实现自定义类型
struct Node {
    int value;
    int idx;
    Node (int v, int i): value(v), idx(i) {}
    friend bool operator < (const struct Node &n1, const struct Node &n2) ; 
};

inline bool operator < (const struct Node &n1, const struct Node &n2) {
    return n1.value < n2.value;
}
priority_queue pq; // 此时pq为最大堆

前K个高频元素 C++实现

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

class myComparison{
public:
    bool operator()(const pair& lhs,const pair& rhs){
        return lhs.second > rhs.second;
    }
};

vector topKFrequent(vector& nums,int k){
    //统计元素出现的频率
    unordered_map map;  //map 
    for(int i = 0;i < nums.size();++i){
        map[nums[i]]++;
    } 

    //对频率进行排序，小顶堆，大小为K
    priority_queue,vector>,myComparison> pri_que;

    //固定大小为K的小顶堆，扫描所有频率的数值
    for(unordered_map::iterator it = map.begin();it != map.end();it++){
        pri_que.push(*it);
        if(pri_que.size() > k){ //堆大小大于K则弹出
            pri_que.pop();
        }
    }

    //找出前K个元素
    vector result(k);
    for(int i = k - 1;i >= 0;i--){
        result[i] = pri_que.top().first;
        pri_que.pop();
    }

    return result;
}

测试

int main(){
    vector v = {1,1,1,2,3,4,5,4,5,5};

    vector result;
    result = topKFrequent(v,3);

    for(auto it: result){
        cout << it << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}