LC-895. 最大频率栈

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895. 最大频率栈

一、题目描述：

设计一个类似堆栈的数据结构，将元素推入堆栈，并从堆栈中弹出出现频率最高的元素。

实现 FreqStack 类:

• FreqStack() 构造一个空的堆栈。

• void push(int val) 将一个整数 val 压入栈顶。

• int pop() 删除并返回堆栈中出现频率最高的元素。

  • 如果出现频率最高的元素不只一个，则移除并返回最接近栈顶的元素。

示例 1：

输入：
["FreqStack","push","push","push","push","push","push","pop","pop","pop","pop"],
[[],[5],[7],[5],[7],[4],[5],[],[],[],[]]
输出： [null,null,null,null,null,null,null,5,7,5,4]
解释：
FreqStack = new FreqStack();
freqStack.push (5);//堆栈为 [5]
freqStack.push (7);//堆栈是 [5,7]
freqStack.push (5);//堆栈是 [5,7,5]
freqStack.push (7);//堆栈是 [5,7,5,7]
freqStack.push (4);//堆栈是 [5,7,5,7,4]
freqStack.push (5);//堆栈是 [5,7,5,7,4,5]
freqStack.pop ();//返回 5 ，因为 5 出现频率最高。堆栈变成 [5,7,5,7,4]。
freqStack.pop ();//返回 7 ，因为 5 和 7 出现频率最高，但7最接近顶部。堆栈变成 [5,7,5,4]。
freqStack.pop ();//返回 5 ，因为 5 出现频率最高。堆栈变成 [5,7,4]。
freqStack.pop ();//返回 4 ，因为 4, 5 和 7 出现频率最高，但 4 是最接近顶部的。堆栈变成 [5,7]。

二、思路分析：

哈希表

• 使用一个哈希表 keyToFreqMap 记录每各元素出现的频次

• 使用另一个哈希表 freqToValuesMap 记录频次对应的元素集合

• 使用一个变量 maxFrequency 记录元素出现的最大频次

push 操作

1. 更新元素 val 出现的频次( keyToFreqMap )
2. 更新元素 val 出现的频次所对应的元素集合( freqToValuesMap ) ，添加元素 val
3. 更新最大频次 maxFrequency

pop 操作

1. 根据最大频次 maxFrequency 从 freqToValuesMap 中获取对应的元素集合，获取最后一个元素 ans，因为是模拟的栈，所以最接近栈顶的元素是 list 的最后一个数字
2. 更新数字 ans 的频次， 即为更新 keyToFreqMap ， ans 的频次减一
3. 更新 freqToValuesMap
4. 更新 maxFrequency , 移除最后一个元素后， list 为空表示频次 maxFrequency 没有了对应的元素，因此 maxFrequency 需要减一
5. 返回ans

三、AC 代码：

class FreqStack {

    Map<Integer, Integer> keyToFreqMap = new HashMap<>();
    Map<Integer, List<Integer>> freqToValuesMap = new HashMap<>();
    int maxFrequency = 0;

    public FreqStack() {

    }

    public void push(int val) {
        int freq = keyToFreqMap.getOrDefault(val, 0) + 1;
        keyToFreqMap.put(val, freq);

        List<Integer> list = freqToValuesMap.getOrDefault(freq, new ArrayList<>());
        list.add(val);
        freqToValuesMap.put(freq, list);

        maxFrequency = Math.max(maxFrequency, freq);
    }

    public int pop() {
        List<Integer> list = freqToValuesMap.getOrDefault(maxFrequency, new ArrayList<>());
        if (list.isEmpty()) return -1;
        int ans = list.remove(list.size() - 1);
        freqToValuesMap.put(maxFrequency, list);
        keyToFreqMap.put(ans, maxFrequency - 1);
        if (list.isEmpty()) maxFrequency--;

        return ans;
    }
}