数据结构与算法之堆: Leetcode 347. 前K个高频元素 (Typescript版)

前K个高频元素

https://leetcode.cn/problems/top-k-frequent-elements/

描述

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 <= $10^5$
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。

算法实现

1 ）使用堆排序

class MinHeap {heap: Record<string, any>[] = [];// 交换节点位置swap(i1, i2) {[this.heap[i1], this.heap[i2]] = [this.heap[i2], this.heap[i1]];}// 获得父节点getParentIndex(i) {return (i - 1) >> 1;}// 获取左子节点getLeftIndex(i) {return (i << 1) + 1; // 极客写法}// 获取右子节点getRightIndex(i) {return (i << 1) + 2;}// 向上移动shiftUp(index) {// 如果到了堆顶元素，index是0，则不要再上移了if(!index) {return;}let parentIndex = this.getParentIndex(index)if(this.heap[parentIndex]?.value > this.heap[index].value) {this.swap(parentIndex, index)this.shiftUp(parentIndex)}}// 下移shiftDown(index) {// 边界1：如果到了堆尾元素，则不要再下移了if(index >= this.heap.length - 1) {return;}const size = this.size();const leftIndex = this.getLeftIndex(index);const rightIndex = this.getRightIndex(index);if (leftIndex < size && this.heap[leftIndex]?.value < this.heap[index].value) {this.swap(leftIndex, index);this.shiftDown(leftIndex);}// 注意，这里的 this.heap[index].value 和上面重复，不能使用变量，因为上个if中存在 swap 和 shiftDown, 使用变量有可能出问题if (rightIndex < size && this.heap[rightIndex]?.value < this.heap[index].value) {this.swap(rightIndex, index);this.shiftDown(rightIndex);}}// 插入insert(value) {this.heap.push(value);this.shiftUp(this.heap.length - 1);}// 删除堆顶pop() {// pop()方法删除数组最后一个元素并返回，赋值给堆顶this.heap[0] = this.heap.pop();// 对堆顶重新排序this.shiftDown(0);}// 获取堆顶peak() {return this.heap[0];}// 获取堆的大小size() {return this.heap.length;}
}function topKFrequent(nums: number[], k: number): number[] {let map = new Map();nums.forEach(n => {map.set(n, map.has(n)? map.get(n) + 1 : 1);})const h = new MinHeap();map.forEach((value, key) => {h.insert({value, key});// 保证堆的尺寸是k(h.size() > k) &&  h.pop();})return h.heap.map(a => a.key);
}

这里改造了之前的 MinHeap 最小堆类
原来是值比较，现在是对象的比较

2 ）使用字典

function topKFrequent(nums: number[], k: number): number[] {let map = new Map();nums.forEach(n => {map.set(n, map.has(n)? map.get(n) + 1 : 1);})// console.log(map); // 这是一个map结构// console.log(Array.from(map)); // 将map转换为二维数组，[[值, 频率], [值, 频率]] 这是无序的// 对Array.from(map)产生的二维矩阵进行频率的排序const list = Array.from(map).sort((a,b) => b[1] - a[1])return list.slice(0, k).map(i => i[0]); // 返回按频率排序的前K个元素值
}