LeetCode-前K个高频元素(每日一题)

题目描述

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]

提示：

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$O(nlogn)$ , 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。
你可以按任意顺序返回答案。

解法

1. 堆

思路：使用HashMap储存每个数字出现的频次，然后进行排序，得到前k个高频元素。但这样时间复杂度会超过或等于$O(nlogn)$。可以维护一个大小为k的堆，将数字加入堆中，当有数字的频次高于堆顶数字的频次，就删除堆顶数字，将该数字入堆。

import java.util.HashMap;
import java.util.PriorityQueue;

class Solution {
    public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
        if (nums == null || nums.length == 0) return new int[0];
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            if (map.containsKey(nums[i])) {
                map.put(nums[i], map.get(nums[i]) + 1);
            } else {
                map.put(nums[i], 1);
            }
        }
        // 使用优先队列实现堆
        PriorityQueue<int[]> pq = new PriorityQueue<>(new Comparator<int[]>() {
            @Override
            public int compare(int[] m, int[] n) {
                return m[1] - n[1];
            }
        });
        // 维护k大小的堆
        for (Integer num: map.keySet()) {
            int n = num, count = map.get(num);
            if (pq.size() == k) {
                if (pq.peek()[1] < count) {
                    pq.poll();
                    pq.offer(new int[]{n, count});
                } 
            } else {
                pq.offer(new int[]{n, count});
            }
        }
        int[] res = new int[k];
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            res[i] = pq.poll()[0];
        }
        return res;
    }
}