前K个高频单词（Java详解）

一、题目描述

给定一个单词列表 words 和一个整数 k ，返回前 k 个出现次数最多的单词。

返回的答案应该按单词出现频率由高到低排序。如果不同的单词有相同出现频率， 按字典顺序 排序。

示例1：

输入: words = ["i", "love", "leetcode", "i", "love", "coding"], k = 2
输出: ["i", "love"]
解析: "i" 和 "love" 为出现次数最多的两个单词，均为2次。
    注意，按字母顺序 "i" 在 "love" 之前。

示例2：

输入: ["the", "day", "is", "sunny", "the", "the", "the", "sunny", "is", "is"], k = 4
输出: ["the", "is", "sunny", "day"]
解析: "the", "is", "sunny" 和 "day" 是出现次数最多的四个单词，
    出现次数依次为 4, 3, 2 和 1 次。

二、题解

题目分析：

题目要求我们找到前k个出现次数最多的单词，因此我们首先要统计每个单词出现的次数，再根据每个单词出现的次数找到前k个出现次数最多的单词。

思路分析：

（1）统计每个单词出现的次数

如何统计每个单词出现的次数？

我们可以使用哈希表来统计单词出现的次数，遍历数组，若单词未出现过，则将其放入哈希表中，且次数为1；若单词已出现过，则将其次数+1

代码实现：

//统计单词出现次数
//创建哈希表
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
//遍历数组
for(String str: words){
    //若单词未出现过，则将其放入哈希表中，并将次数置为1
    if(map.get(str) == null){
        map.put(str,1);
    }else{
        //若单词已在哈希表中，则将其次数+1
        int val = map.get(str);
        map.put(str,val+1);
    }
}

（2）找出前k个出现次数最多的单词

如何找出前k个出现次数最多的单词？

我们可以创建一个大小为k的小根堆，来找出前k个出现次数最多的单词。遍历哈希表，若堆中的单词个数小于k，则将其放入小根堆中，但当堆中的单词数等于k时，就要判断是否需要更新小根堆中的元素。

由于我们创建的是小根堆，因此堆顶元素是最小的的，我们只需判断，当前遍历到的单词的出现次数是否比堆顶单词的出现次数大，

若当前单词的出现次数大于堆顶单词的出现次数，则将堆顶元素弹出，并将当前元素放入小根堆中；

若当前单词的出现次数小于堆顶单词的出现次数，则继续遍历；

由于题目要求：当有不同的单词有相同出现频率，按照字典顺序排序，因此在当前单词的出现次数等于堆顶单词的出现次数时，我们则需要根据单词的字母顺序来判断，若当前单词的字母顺序在堆顶单词之前，则将堆顶元素弹出，并将当前元素放入小根堆中；反之，则继续遍历。

堆中的单词个数始终为k个，在遍历完成后，堆中的元素即为前k个出现次数最多的单词

具体实现：

由于我们创建的是小根堆，从堆顶弹出的元素顺序是从小到大的，因此我们在将堆中的单词放入集合后，还需要将集合反转

然而，在上述情况中，我们只考虑了堆中元素大于k时，出现两个次数相同的单词，未考虑当堆中元素小于k时，出现两个次数相同的单词

若在堆中元素小于k时出现了两个次数相同的单词，我们则需要将单词字母顺序大的元素放在堆顶，即按照单词的字母顺序创建大根堆（字母顺序大的在上，字母顺序小的在下）

为什么要将单词字母顺序大的放在堆顶？

因为我们创建的是小根堆，在弹出堆顶元素进行比较时，应将字母顺序大的元素弹出，与当前元素进行比较，且在遍历完成后，弹出元素创建集合时，应先弹出字母顺序大的，后弹出字母顺序小的，这样，在反转集合后，才能得到正确的顺序

因此，我们在堆中元素小于k时，若两元素次数不相同，根据出现次数创建小根堆，若两元素次数相同，则根据单词的字母顺序创建大根堆

代码实现：

//找出前K个出现次数最多的单词
//创建小根堆
PriorityQueue<Map.Entry<String,Integer>> minHeap = new PriorityQueue<>(new Comparator<Map.Entry<String, Integer>>() {
    @Override
    public int compare(Map.Entry<String, Integer> o1, Map.Entry<String, Integer> o2) {
        //按照出现次数创建小根堆
        //若次数相同，则按照字典顺序创建大根堆
        if(o1.getValue().compareTo(o2.getValue()) == 0) {
            return o2.getKey().compareTo(o1.getKey());
        }
        return o1.getValue().compareTo(o2.getValue());
    }
});
//遍历map，将前k个高频单词放入小根堆
for(Map.Entry<String, Integer> entry: map.entrySet()){
    //若堆中元素小于k，将元素放入堆中
    if(minHeap.size() < k){
        minHeap.offer(entry);
    }else {
        //若堆中元素等于k，判断是否需要更新堆中元素
        Map.Entry<String, Integer> top = minHeap.peek();
        if(top.getValue().compareTo(entry.getValue()) < 0){
            minHeap.poll();
            minHeap.offer(entry);
        }else if(top.getValue().compareTo(entry.getValue()) == 0){
            if(top.getKey().compareTo(entry.getKey()) > 0){
                minHeap.poll();
                minHeap.offer(entry);
            }
        }
    }
}
//创建集合
List<String> ret = new ArrayList<>();
//将堆中元素弹出，并将单词放入集合中
for (int i = 0; i < k; i++) {
    Map.Entry<String, Integer> top = minHeap.poll();
    ret.add(top.getKey());
}
//反转集合
Collections.reverse(ret);

完整代码：

class Solution {
    public List<String> topKFrequent(String[] words, int k) {
        //统计单词出现次数
        //创建哈希表
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        //遍历数组
        for(String str: words){
            //若单词未出现过，则将其放入哈希表中，并将次数置为1
            if(map.get(str) == null){
                map.put(str,1);
            }else{
                //若单词已在哈希表中，则将其次数+1
                int val = map.get(str);
                map.put(str,val+1);
            }
        }
        //找出前K个出现次数最多的单词
        //创建小根堆
        PriorityQueue<Map.Entry<String,Integer>> minHeap = new PriorityQueue<>(new Comparator<Map.Entry<String, Integer>>() {
            @Override
            public int compare(Map.Entry<String, Integer> o1, Map.Entry<String, Integer> o2) {
                //按照出现次数创建小根堆
                //若次数相同，则按照字典顺序创建大根堆
                if(o1.getValue().compareTo(o2.getValue()) == 0) {
                    return o2.getKey().compareTo(o1.getKey());
                }
                return o1.getValue().compareTo(o2.getValue());
            }
        });
        //遍历map，将前k个高频单词放入小根堆
        for(Map.Entry<String, Integer> entry: map.entrySet()){
            //若堆中元素小于k，将元素放入堆中
            if(minHeap.size() < k){
                minHeap.offer(entry);
            }else {
                //若堆中元素等于k，判断是否需要更新堆中元素
                Map.Entry<String, Integer> top = minHeap.peek();
                if(top.getValue().compareTo(entry.getValue()) < 0){
                    minHeap.poll();
                    minHeap.offer(entry);
                }else if(top.getValue().compareTo(entry.getValue()) == 0){
                    if(top.getKey().compareTo(entry.getKey()) > 0){
                        minHeap.poll();
                        minHeap.offer(entry);
                    }
                }
            }
        }
        //创建集合
        List<String> ret = new ArrayList<>();
        //将堆中元素弹出，并将单词放入集合中
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            Map.Entry<String, Integer> top = minHeap.poll();
            ret.add(top.getKey());
        }
        //反转集合
        Collections.reverse(ret);
        return ret;
    }
}

题目来自：

692. 前K个高频单词 – 力扣（LeetCode）