优先队列:
- 大根堆:
priority_queue<int> maxHeap;
- 小根堆:
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap;
自定义比较器:
struct Comparator {
bool operator()(ListNode *a,ListNode *b) {
return a->val > b->val; //代表小根堆,因为如果返回true,就表示左侧元素的优先级低于右侧元素(有点反直觉)
}
};
priority_queue<ListNode*, vector<ListNode* >, Comparator> queue;
※找第k大/前k大元素优先使用小根堆,反之亦然
215. 数组中的第K个最大元素✅
Solution1大根堆:把所有元素压入堆,再弹出k-1个元素,此时堆顶就是第k大的元素(性能比小根堆差,需要不断调整大根堆的堆顶来排除较小的元素)
Solution2小根堆:维护一个容量为k的小根堆,在容量达到k后,元素大于堆顶元素才能压入堆,遍历完所有元素后堆顶就是第k大的元素
class Solution1 {
public:
int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
priority_queue<int> maxHeap;
for(const auto &i : nums) maxHeap.push(i);
while(--k) maxHeap.pop(); //注意不是k--
return maxHeap.top();
}
};
class Solution2 {
public:
int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap;
for(const auto &i : nums) {
if(minHeap.size() < k || minHeap.top() < i) {
minHeap.push(i);
if(minHeap.size() > k) minHeap.pop(); //超出容量时弹出最小元素
}
}
return minHeap.top();
}
};
347. 前 K 个高频元素❌
map用来通过元素映射到数量,堆里存pair用来通过数量映射到元素
class Solution {
public:
struct Comparator {
bool operator()(const pair<int, int> &a, const pair<int, int> &b) {
return a.second > b.second; //定义小根堆
}
};
vector<int> topKFrequent(vector<int>& nums, int k) {
vector<int> res(k);
unordered_map<int ,int> mp;
priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, Comparator> minHeap;
for(const auto &i : nums) mp[i]++;
for(unordered_map<int ,int>::iterator it = mp.begin(); it != mp.end(); it++) {
if(minHeap.size() < k || it->second > minHeap.top().second) {
minHeap.push(*it);
if(minHeap.size() > k) minHeap.pop();
}
}
for(int i = k - 1; i >= 0; i--) {
res[i] = minHeap.top().first;
minHeap.pop();
}
return res;
}
};
295. 数据流的中位数❌
一个小顶堆和一个大顶堆,各保存数组的一半元素
大根堆保存较小的一半 小根堆保存较大的一半
题解中每次插入元素不用比较大小的原因是:此时来了一个新的元素,我想插入小根堆,有两种情况,第一种他比大根堆的堆顶元素大,此时理论上可以直接插入小根堆(保存较大的一半元素);第二种情况,他比大根堆的堆顶元素小,此时就不能直接插入小根堆,需要先插入大根堆维持较小的元素都在大根堆内,然后取大根堆的堆顶元素插入小根堆。为了统一操作,回到第一种情况,可以先统一把元素插入大根堆,然后此时大根堆基于自身的结构特性,会将该元素作为新的堆顶元素,此时再执行插入小根堆的操作就相当于此前在大根堆处过渡了一下,最终还是会插入小根堆(太™巧妙了)
class MedianFinder {
private:
priority_queue<int> maxHeap; //大根堆 保存较小的一半
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> minHeap; //小根堆 保存较大的一半
public:
MedianFinder() {
}
void addNum(int num) { //两边元素数量相等时优先压入小根堆
if(minHeap.size() != maxHeap.size()) {
minHeap.push(num);
maxHeap.push(minHeap.top());
minHeap.pop();
} else {
maxHeap.push(num);
minHeap.push(maxHeap.top());
maxHeap.pop();
}
}
double findMedian() {
return minHeap.size() != maxHeap.size() ? minHeap.top() : (minHeap.top() + maxHeap.top()) / 2.0;
}
};