如何通过每日算法练习数据结构模拟题？

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题目描述：这是LeetCode上的第451题。根据字符出现频率排序。难度为中等。

Tag：模拟、桶排序、哈希表、数组、优先队列（堆）

给定一个字符串，请设计一个方法，将字符串中的字符按照出现的频率排序。

例如，输入字符串为tree，则输出应为eert，其中'e'和't'都出现了两次，而'r'只出现了一次，所以'e'和't'在前，'r'在后。

输入：字符串输出：按频率排序后的字符串

题目描述

这是 LeetCode 上的 ​​451. 根据字符出现频率排序​​ ，难度为 中等。

Tag : 「模拟」、「桶排序」、「哈希表」、「数组」、「优先队列（堆）」

给定一个字符串，请将字符串里的字符按照出现的频率降序排列。

示例 1:

输入:
"tree"

输出:
"eert"

解释:
'e'出现两次，'r'和't'都只出现一次。
因此'e'必须出现在'r'和't'之前。此外，"eetr"也是一个有效的答案。

示例 2:

输入:
"cccaaa"

输出:
"cccaaa"

解释:
'c'和'a'都出现三次。此外，"aaaccc"也是有效的答案。
注意"cacaca"是不正确的，因为相同的字母必须放在一起。

示例 3:

输入:
"Aabb"

输出:

"bbAa"

解释:
此外，"bbaA"也是一个有效的答案，但"Aabb"是不正确的。
注意'A'和'a'被认为是两种不同的字符。

数据结构 + 模拟

这是一道考察数据结构运用的模拟题。

具体做法如下：

先使用「哈希表」对词频进行统计；

遍历统计好词频的哈希表，将每个键值对以​​{字符,词频}​​ 的形式存储到「优先队列（堆）」中。并规定「优先队列（堆）」排序逻辑为：

• 如果​​词频​​​ 不同，则按照​​词频​​ 倒序；
• 如果​​词频​​​ 相同，则根据​​字符字典序​​ 升序（由于本题采用 Special Judge 机制，这个排序策略随意调整也可以。但通常为了确保排序逻辑满足「全序关系」，这个地方可以写正写反，但理论上不能不写，否则不能确保每次排序结果相同）；

从「优先队列（堆）」依次弹出，构造答案。

代码：

class Solution {
class Node {
char c;
int v;
Node(char _c, int _v) {
c = _c; v = _v;
}
}
public String frequencySort(String s) {
char[] cs = s.toCharArray();
Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
for (char c : cs) {
map.put(c, map.getOrDefault(c, 0) + 1);
}
PriorityQueue<Node> q = new PriorityQueue<>((a,b)->{
if (b.v != a.v) return b.v - a.v;
return a.c - b.c;
});
for (char c : map.keySet()) {
q.add(new Node(c, map.get(c)));
}
StringBuilder sb = new StringBuilder();
while (!q.isEmpty()) {
Node poll = q.poll();
int k = poll.v;
while (k-- > 0) sb.append(poll.c);
}
return sb.toString();
}
}class Solution:
def frequencySort(self, s: str) -> str:
return "".join(char * repeats for char,repeats in sorted(Counter(s).items(), key=lambda x:-x[1]))

• 时间复杂度：令字符集的大小为。使用「哈希表」统计词频的复杂度为；最坏情况下字符集中的所有字符都有出现，最多有个节点要添加到「优先队列（堆）」中，复杂度为；构造答案需要从「优先队列（堆）」中取出元素并拼接，复杂度为。整体复杂度为
• 空间复杂度：

数组实现 + 模拟

基本思路不变，将上述过程所用到的数据结构使用数组替代。

具体的，利用 ASCII 字符集共 位，预先建立一个大小为 的数组，利用「桶排序」的思路替代「哈希表」和「优先队列（堆）」的作用。

代码：

class Solution {
public String frequencySort(String s) {
int[][] cnts = new int[128][2];
char[] cs = s.toCharArray();
for (int i = 0; i < 128; i++) cnts[i][0] = i;
for (char c : cs) cnts[c][1]++;
Arrays.sort(cnts, (a, b)->{
if (a[1] != b[1]) return b[1] - a[1];
return a[0] - b[0];
});
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 128; i++) {
char c = (char)cnts[i][0];
int k = cnts[i][1];
while (k-- > 0) sb.append(c);
}
return sb.toString();
}
}class Solution:
def frequencySort(self, s: str) -> str:
map = defaultdict(int)
for c in s:
map[c] += 1
pq = []
for k,v in map.items():
heapq.heappush(pq, (-v, ord(k), k))
ans = []
while pq:
repeats, _, char = heapq.heappop(pq)
ans.append(char*-repeats)
return "".join(ans)

• 时间复杂度：令字符集的大小为。复杂度为
• 空间复杂度：

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 ​​No.451​​ 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面，除了讲解解题思路以外，还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码，我建立了相关的仓库：​​github.com/SharingSour…​​ 。

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