diff --git a/347_TopKFrequentElements/solution.md b/347_TopKFrequentElements/solution.md new file mode 100644 index 0000000..f165035 --- /dev/null +++ b/347_TopKFrequentElements/solution.md @@ -0,0 +1,269 @@ +# 問題 +https://leetcode.com/problems/top-k-frequent-elements/ + +# 前提 +- 答えを見ずに考えて、5分考えて分からなかったら答えを見てください。答えを見て理解したと思ったら、答えを隠して書いてください。筆が進まず5分迷ったら答えを見てください。そして、見ちゃったら一回全部消してやり直しです。答えを送信して、正解になったら、まずは一段階目です。 +- 次にコードを読みやすくするようにできるだけ整えましょう。これで動くコードになったら二段階目です。 +- そしたらまた全部消しましょう。今度は、時間を測りながら、もう一回、書きましょう。書いてアクセプトされたら文字を消してもう一回書きましょう。これを10分以内に一回もエラーを出さずに書ける状態になるまで続けてください。3回続けてそれができたらその問題はひとまず丸です。 +--- + + +# 1回目 +```go +// 愚直解 +// heapを作り，countで最大heapを作る．その後，k回popしてappendしたものをreturn + +import "container/heap" + +type Int2Count struct { + Key int + Val int +} + +type IntMaxHeap []Int2Count + +func (h IntMaxHeap) Len() int { + return len(h) +} + +func (h IntMaxHeap) Less(i, j int) bool { + return h[i].Val > h[j].Val // because max heap +} + +func (h IntMaxHeap) Swap(i, j int) { + h[i], h[j] = h[j], h[i] +} + +func (h *IntMaxHeap) Push(x any) { + *h = append(*h, x.(Int2Count)) +} + +func (h *IntMaxHeap) Pop() any { + old := *h + x := old[len(old)-1] + *h = old[:len(old)-1] + return x +} + +func topKFrequent(nums []int, k int) []int { + intCountMap := map[int]int{} + for _, v := range nums { + if _, ok := intCountMap[v]; ok { + intCountMap[v] += 1 + } else { + intCountMap[v] = 1 + } + } + + fmt.Println(intCountMap) + + intMaxHeap := &IntMaxHeap{} + heap.Init(intMaxHeap) + for k, v := range intCountMap { + heap.Push(intMaxHeap, Int2Count{ + Key: k, + Val: v, + }) + } + + fmt.Println(intMaxHeap) + + result := []int{} + for i := 0; i < k; i++ { + i2c := heap.Pop(intMaxHeap) + result = append(result, i2c.(Int2Count).Key) + } + return result +} +``` +- heapでなんとか愚直解を書いた +- debug printが残っているので消す + +# 2回目 +```go +import "container/heap" + +type FreqEntry struct { + Num int + Count int +} + +type FreqMinHeap []FreqEntry + +func (h FreqMinHeap) Len() int { + return len(h) +} + +func (h FreqMinHeap) Less(i, j int) bool { + return h[i].Count < h[j].Count +} + +func (h FreqMinHeap) Swap(i, j int) { + h[i], h[j] = h[j], h[i] +} + +func (h *FreqMinHeap) Push(x any) { + *h = append(*h, x.(FreqEntry)) +} + +func (h *FreqMinHeap) Pop() any { + old := *h + x := old[len(old)-1] + *h = old[:len(old)-1] + return x +} + +func topKFrequent(nums []int, k int) []int { + num2freq := map[int]int{} + for _, v := range nums { + num2freq[v]++ + } + + freqMinHeap := &FreqMinHeap{} + heap.Init(freqMinHeap) + for num, cnt := range num2freq { + if k <= freqMinHeap.Len() { + if cnt < (*freqMinHeap)[0].Count { + continue + } + heap.Pop(freqMinHeap) + } + heap.Push(freqMinHeap, FreqEntry{ + Num: num, + Count: cnt, + }) + } + + result := make([]int, k) + for i := k-1; i >= 0; i-- { + i2c := heap.Pop(freqMinHeap) + result[i] = i2c.(FreqEntry).Num + } + return result +} +``` +- LLMからヒントを得ながら修正 +- max heapは使う必要がなかったらしく，min heapでよかったらしい． +- 最小限の要素数だけheapに追加する方法があってなるほどなぁと. +- min heapを使うようになったので，最後のresultのloopが逆順にする必要がでたので修正．境界条件を何度かミスした．これも慣れてしまいたい +- 時間計算量 + - 最初のmapを構築するのに，O(n). n は len(nums) + - heapを構築するループ + - Push/PopするのにO(log N)，要素数がkなので，O(log k) + - ループ回数はnumsの中にあるユニークな要素数 m + - m 回の log k なので，`O(m log k)` + - resultを構築するループ + - k 回ループ，それぞれのループで，O(log k) の処理 + - よって `O(k log k)` + - O(n) + O(m log k) + O(k log k) + - O(n + (m+k) log k) = O(n + m log k) + - n >= m >= k が成り立つので， 2m >= m+k であり，定数倍なので，m log kを残すので． +- 空間計算量 + - num2freqはO(m): ユニークな要素数 + - freqMinHeapはO(k) + - resultはO(k) + - よって，O(m+k). n >= m >= kなので，O(m) とするのも可能 + + +- 他の人のPRをみてみる + - https://github.com/attractal/leetcode/pull/12 + - pythonには `Counter()` という便利なやつがある + - quick-selectというのがある．quicksortと合わせて常識の範疇らしい https://discord.com/channels/1084280443945353267/1183683738635346001/1185972070165782688 + - https://github.com/hiro111208/leetcode/pull/9/changes + - https://github.com/rimokem/arai60/pull/9/changes + - https://github.com/h-masder/Arai60/pull/10/changes + - https://github.com/Manato110/LeetCode-arai60/pull/9 + - 上記4つまとめての感想 + - pythonは，dict, Counter, heapqを使うケースがあった + - https://github.com/TaisukeFujise/leetcode_tafujise/pull/5/changes + - cppは，priority_queueを使っていた + - https://github.com/hiroki-horiguchi-dev/leetcode/pull/9/changes + - java + - bucketソートというやりかたがあるようだ + - HashMapと書いている箇所に コメントがついていた https://github.com/hiroki-horiguchi-dev/leetcode/pull/9/changes#r2969363286 + - javaにおいて， Mapはinterface, HashMapはclassのようだ + - https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/util/Map.html + - https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/util/HashMap.html + - https://github.com/rihib/leetcode/pull/20 + - goのはずだが，コードdiffがみれない + - 解法が列挙してある + - bucket sort, 計数ソート，counting-sort + - https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=ALDS1_6_A&lang=ja + - quick-select + - PDQ (Pattern Defeating Quicksort) + - min heap +- みた感想 + - quick-select, bucket-sort, pdq はまた今度じっくりみる + + +# 3回目 +```go +import "container/heap" + +type FreqEntry struct { + Num int + Count int +} + +type FreqMinHeap []FreqEntry + +func (h FreqMinHeap) Len() int { + return len(h) +} + +func (h FreqMinHeap) Less(i, j int) bool { + return h[i].Count < h[j].Count +} + +func (h FreqMinHeap) Swap(i, j int) { + h[i], h[j] = h[j], h[i] +} + +func (h *FreqMinHeap) Push(x any) { + *h = append(*h, x.(FreqEntry)) +} + +func (h *FreqMinHeap) Pop() any { + old := *h + x := old[len(old)-1] + *h = old[:len(old)-1] + return x +} + +func topKFrequent(nums []int, k int) []int { + num2freq := make(map[int]int) + for _, v := range nums { + num2freq[v]++ + } + + freqMinHeap := &FreqMinHeap{} + heap.Init(freqMinHeap) + + for num, cnt := range num2freq { + if k <= (*freqMinHeap).Len() { + if cnt < (*freqMinHeap)[0].Count { + continue + } + heap.Pop(freqMinHeap) + } + heap.Push(freqMinHeap, FreqEntry{ + Num: num, + Count: cnt, + }) + } + + result := make([]int, k) + for i := k-1; i >= 0; i-- { + x := heap.Pop(freqMinHeap) + result[i] = x.(FreqEntry).Num + } + return result +} +``` +- これを3回繰り返した +- 改めて方針を言語化しておくと + - heapを実装する + - heapに保管する要素は，NumとCountを持つ + - heapは，k個分だけ保持する + - heapを構築するときに，k個以下ならPush，k個以上になったら，最小のものとCount比較してより大きい方を残す + - 最後に，kからdecrementしつつループして，resultを作って返す