leetcode 347. Top K Frequent Elements

1.题目

Given a non-empty array of integers, return the k most frequent elements.

一个非空数组，要求返回前K个最频繁出现的元素

For example,

Given [1,1,1,2,2,3] and k = 2, return [1,2].

K一定是有效的，要求时间复杂度小于O(nlogn)

Note:

You may assume k is always valid, 1 ≤ k ≤ number of unique elements.

Your algorithm’s time complexity must be better than O(n log n), where n is the array’s size.

2.分析

1)统计每个元素出现的次数

2)找出出现次数前K个元素

a. 牺牲空间换时间 桶排序

b. 借助数据结构，例如最大堆或最小堆，维护一个大小为k的最小堆或者大小为n-k的最大堆

3.代码

小根堆-priority-queue

priority-queue默认是最大堆，第一个元素是队列中所有元素的最大值。

使用greater函数对象作为比较器可以得到最小堆。

这里需要维护一个大小为k的最小堆。

class Solution {
public:
vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
vector<int> ans;
unordered_map<int, int> hashMap;
for (auto x : nums)
++hashMap[x];
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> min_heap;
for (auto p : hashMap) {
min_heap.push(p.second);
if (min_heap.size() > k)
min_heap.pop();
}
//最终最小堆里保存的是前k的出现次数。第一个元素是出现第k多的次数。
for (auto p : hashMap) {
if (p.second >= min_heap.top())
ans.push_back(p.first);
}
return ans;
}
};

桶排序

class Solution {
public:
vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
vector<int> ans;
if (nums.size() < 1)
return ans;
unordered_map<int, int> hashMap;
for (auto x : nums)
++hashMap[x];
vector<vector<int>> bucket(nums.size() + 1);
for (auto p : hashMap)
bucket[p.second].push_back(p.first);
reverse(bucket.begin(),bucket.end());
for (auto p : bucket) {
for (auto x : p) {
ans.push_back(x);
if (ans.size() == k)
return ans;
}
}
}
};

这个是对出现频次排序，时间复杂度最坏的情况是O(nlogn)

class Solution {
public:
static bool cmpSecond(pair<int, int> a, pair<int, int> b) {
return a.second > b.second;
}
vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
vector<int> ans;
if (nums.size() < 1)
return ans;
unordered_map<int, int> hashMap;
for (auto x : nums)
++hashMap[x];
//按数字出现的频次由大到小排序
vector<pair<int, int>> tmp(hashMap.begin(), hashMap.end());
sort(tmp.begin(), tmp.end(), cmpSecond);
for (int i = 0; i < k; i++)
ans.push_back(tmp[i].first);
return ans;
}
};