0895：最大频率栈（2027 分）

力扣第 99 场周赛第 4 题

题目

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]。

提示：

• 0 <= val <= 109
• push 和 pop 的操作数不大于 2 * 104。
• 输入保证在调用 pop 之前堆栈中至少有一个元素。

分析

有点类似 0460 LFU缓存，不过没有 value，也没有查询操作，因此要简单很多。

令字典 freq 保存每个元素的频数，令 d 字典保存每个频数对应的元素列表。push 元素 x 时，freq[x] += 1，d[freq[x]].append(x)。 显然对于最大频数 maxFreq，d[maxFreq] 中的顺序即是元素最后一次入栈的顺序，所以 pop 时，x = d[maxFreq].pop()，freq[x] -= 1 即可。

可以维护 maxFreq 以节省时间。pop 时，若 d[maxFreq] 为空，则 maxFreq -= 1。

解答

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class FreqStack:

    def __init__(self):
        self.d = defaultdict(list)
        self.freq = defaultdict(int)
        self.maxFreq = 0

    def push(self, val: int) -> None:
        self.freq[val] += 1
        self.maxFreq = max(self.maxFreq, self.freq[val])
        self.d[self.freq[val]].append(val)

    def pop(self) -> int:
        x = self.d[self.maxFreq].pop()
        self.freq[x] -= 1
        if not self.d[self.maxFreq]:
            self.maxFreq -= 1
        return x

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