在Java数组中找到最频繁的N个元素

1. 概述

在这个简短的教程中，我们将学习如何在Java数组中找到n个最常见的元素。

2. 使用HashMap和PriorityQueue

我们可以使用HashMap来统计每个元素出现的次数，并使用PriorityQueue（优先队列）根据元素的计数对其进行排序。这样，我们就能高效地找出数组中n个最常见的元素：

public static List<Integer> findByHashMapAndPriorityQueue(Integer[] array, int n) {
    Map<Integer, Integer> countMap = new HashMap<>();

    // For each element i in the array, add it to the countMap and increment its count
    for (Integer i : array) {
        countMap.put(i, countMap.getOrDefault(i, 0) + 1);
    }

    // Create a max heap (priority queue) that will prioritize elements with higher counts.
    PriorityQueue<Integer> heap = new PriorityQueue<>((a, b) -> countMap.get(b) - countMap.get(a));

    // Add all the unique elements in the array to the heap.
    heap.addAll(countMap.keySet());

    List<Integer> result = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < n && !heap.isEmpty(); i++) {
        // Poll the highest-count element from the heap and add it to the result list.
        result.add(heap.poll());
    }

    return result;
}

让我们测试一下我们的方法：

Integer[] inputArray = {1, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 5, 6, 1, 2, 3};
Integer[] outputArray = {2, 1, 3};
assertThat(findByHashMapAndPriorityQueue(inputArray, 3)).containsExactly(outputArray);

3. 使用流API

我们也可以利用流API创建一个Map来统计每个元素的出现次数，然后按频率降序对Map中的条目进行排序，最后提取出n个最常见的元素：

public static List<Integer> findByStream(Integer[] arr, int n) {
    return Arrays.stream(arr).collect(Collectors.groupingBy(i -> i, Collectors.counting()))
      .entrySet().stream()
      .sorted(Collections.reverseOrder(Map.Entry.comparingByValue()))
      .map(Map.Entry::getKey)
      .limit(n)
      .collect(Collectors.toList());
}

4. 使用TreeMap

另一种选择是使用TreeMap，并创建一个自定义的Comparator，用于比较Map.Entry对象中Map值的频率，按照降序排序：

public static List<Integer> findByTreeMap(Integer[] arr, int n) {
    // Create a TreeMap and use a reverse order comparator to sort the entries by frequency in descending order
    Map<Integer, Integer> countMap = new TreeMap<>(Collections.reverseOrder());

    for (int i : arr) {
        countMap.put(i, countMap.getOrDefault(i, 0) + 1);
    }

    // Create a list of the map entries and sort them by value (i.e. by frequency) in descending order
    List<Map.Entry<Integer, Integer>> sortedEntries = new ArrayList<>(countMap.entrySet());
    sortedEntries.sort((e1, e2) -> e2.getValue().compareTo(e1.getValue()));

    // Extract the n most frequent elements from the sorted list of entries
    List<Integer> result = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < n && i < sortedEntries.size(); i++) {
        result.add(sortedEntries.get(i).getKey());
    }

    return result;
}

5. 总结

总的来说，我们了解了在Java数组中找到n个最常见的元素的不同方法。

本文示例代码可以在GitHub上找到。