# 堆的使用及相关LeetCode题目

### 堆的构造

• 根节点下标为 0
• 若某个节点的下标为 `i`，则：
• 左孩子的下标为 `2 * i`
• 右孩子的下标为 `2 * i + 1`
• 父节点的下标为 `(i - 1)/2`

``````// 将 start 号节点向下调整直到 end
void ShiftDown(int start, int end) {
heap[0] = heap[start];

int i = start;
int j = 2 * start; // 左孩子

while(j <= end) {
// 如果有右孩子且右孩子比左孩子小，将 j 保存至右孩子
if(j < end && heap[j] > heap[j + 1]) {
j++;
}

// 如果 start 号节点比孩子小，则无需调整
if(heap[0] <= heap[j]) {
break;
}
// 往下调整，将较大的数往下移动
else {
heap[i] = heap[j];
i = j;
j = 2 * j;
}
}

heap[i] = heap[0]
}
``````

• 首先输入数组 `heap[100]`
• 随后开始调整 `heap`，使其保持最小堆性质
``````// n / 2 为开始调整的位置，即最后一个双亲节点的位置
for(int i = n / 2; i > 0; i--) {
shiftDown(i, n);
}
``````

### 使用实例

LeetCode题目：347. Top K Frequent Elements
Given a non-empty array of integers, return the k most frequent elements.
For example,
Given [1,1,1,2,2,3] and k = 2, return [1,2].

``````class Solution {
public List<Integer> topKFrequent(int[] nums, int k) {

// key: int, value: frequency
Map<Integer, Integer> freqMap = new HashMap<Integer, Integer>();
// count the frequency
for(int i : nums) {
freqMap.put(i, freqMap.getOrDefault(i, 0) + 1);
}

// use TreeMap to sort
// key: frequency, value: List of int
Map<Integer, List<Integer>> treeMap = new TreeMap<Integer, List<Integer>>(Collections.reverseOrder());
for(Map.Entry<Integer, Integer> entry : freqMap.entrySet()) {
List<Integer> t = new ArrayList<Integer>();
if(treeMap.containsKey(entry.getValue())) {
t = treeMap.get(entry.getValue());
}

t.add(entry.getKey());

treeMap.put(entry.getValue(), t);
}

List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
for(Map.Entry<Integer, List<Integer>> entry : treeMap.entrySet()) {
for(Integer i : entry.getValue()) {
if(k > 0) {
result.add(i);
k--;
}
}
}

return result;
}
}
``````

LeetCode题目：692. Top K Frequent Words
Given a non-empty list of words, return the k most frequent elements.

Your answer should be sorted by frequency from highest to lowest. If two words have the same frequency, then the word with the lower alphabetical order comes first.

``````class Solution {
public List<String> topKFrequent(String[] words, int k) {
// Count the frequence
// key: String, value: frequency
Map<String, Integer> freqMap = new HashMap<String, Integer>();
// count the frequency
for(String s : words) {
freqMap.put(s, freqMap.getOrDefault(s, 0) + 1);
}

// 最小堆：求前 n 大
PriorityQueue<Map.Entry<String, Integer>> minHeap = new PriorityQueue<Map.Entry<String, Integer>>
(new Comparator<Map.Entry<String, Integer>>()
{
public int compare(Map.Entry<String, Integer> m1, Map.Entry<String, Integer> m2) {
if(m1.getValue() == m2.getValue()) {
return m2.getKey().compareTo(m1.getKey());
}

return m1.getValue() - m2.getValue();
}
}
);

for(Map.Entry<String, Integer> entry : freqMap.entrySet()) {
minHeap.add(entry);

if(minHeap.size() > k) {
minHeap.poll();
}
}

List<String> result = new ArrayList<String>();
while(!minHeap.isEmpty()) {
Map.Entry<String, Integer> entry = minHeap.poll();

result.add(0, entry.getKey());
}

return result;
}
}
``````

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