优先队列PriorityQueue (大根堆/小根堆/TopK问题)

        PriorityQueue是从JDK1.5开始提供的新的数据结构接口，它是一种基于优先级堆的极大优先级队列。优先级队列是不同于先进先出队列的另一种队列。每次从队列中取出的是具有最高优先权的元素。

        默认情况下，PriorityQueue是小顶堆，如代码所示

public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        queue.offer(5);
        queue.offer(6);
        while (!queue.isEmpty()){
            System.out.print(queue.poll() + " ");
        }
    }

        输出结果：

        我们也可以通过以下方式来构造大顶堆：

public static void main(String[] args) {
  PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>((o1,o2) -> o2 - o1);//降序
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        queue.offer(4);
        queue.offer(5);
        queue.offer(6);
        while (!queue.isEmpty()){
            System.out.print(queue.poll() + " ");
        }
    }

        输出结果：

         Top K问题，力扣347和力扣692：

力扣347：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：

输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2
输出: [1,2]

        代码如下：注意构造小顶堆的时候(o1,o2)-> o1.getValue() - o2.getValue() 不能省略。

public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
        //key为元素值，value为出现频率
        HashMap<Integer,Integer> map = new HashMap<>();
        PriorityQueue<Map.Entry<Integer, Integer>> queue 
        = new PriorityQueue<>((o1,o2)-> o1.getValue() - o2.getValue());
        int[] res = new int[k];
        for (int num : nums) {
            map.put(num,map.getOrDefault(num,0) + 1);
        }
        Set<Map.Entry<Integer, Integer>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : entries) {
            queue.offer(entry);
            if(queue.size() > k){
                queue.poll();
            }
        }
        //留下的都是出现频率最高的
        for(int i = 0; i < k; i++){
            Map.Entry<Integer, Integer> poll = queue.poll();
            res[i] = poll.getKey();
        }
        return res;

力扣692：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：

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。

        这题比上题难一点，因为当两个单词出现次数一致时还要考虑按字典序排序，其次是答案需要从高到底排序，这里主要体现在优先队列PriorityQueue的构造上。代码如下：

public List<String> topKFrequent(String[] words, int k) {
        List<String> res = new ArrayList<>();
        //key为元素，value为出现频率
        HashMap<String,Integer> map = new HashMap<>();
        for (String word : words) {
            map.put(word,map.getOrDefault(word,0) + 1);
        }
        PriorityQueue<Map.Entry<String,Integer>> queue = new PriorityQueue<>(
                ((o1, o2) -> {
                    if(o1.getValue() == o2.getValue()){
                        return o2.getKey().compareTo(o1.getKey());
                    }
                    return o1.getValue() - o2.getValue();
                })
        );
        Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {
            queue.offer(entry);
            if(queue.size() > k){
                queue.poll();
            }
        }
        for(int i = 0; i < k; i++){
            res.add(queue.poll().getKey());
        }
        Collections.reverse(res);
        return res;
    }

        注意o2.getKey().compareTo(o1.getKey())是按字典倒序，为什么要这么做呢，是因为我们这里用到小顶堆，所以每次poll出来的都是最小频率元素，最后需要reverse一下，为了配合这个，所以我们构造优先队列的时候采用字典倒序。