Create KthLargestElementInAStream.md

703. Kth Largest Element in a Stream/KthLargestElementInAStream.md

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+# step1 何も見ずに解く
+- PriorityQueueのカテゴリなので一旦それを使う前提で考える
+  - PriorityQueueを使用したことがないのでリファレンスを参照する
+    - メソッド名に馴染みが薄い
+      - `offer`: 要素を追加
+      - `poll`: 最優先要素を取り出して削除
+    - 内部的には配列を使用した完全二分木で実装されている
+      - Priorityがn番目に高い要素を取り出そうと思ったらそこまで`poll()`しないと取り出せなさそう
+        - ということはこの場合は、取り出したい値が常に最優先になるように実装するのが良さそう
+  - 入力(nums)がk個未満の場合は何を返すのがいいのだろう
+    - 一番低い点数が返ってくるのが自然に感じる
+## 解答
+- PriorityQueueを利用した実装
+```java
+class KthLargest {
+    // k番目に大きい要素までだけを保持
+    private Queue<Integer> kthLargestScores = new PriorityQueue<>();
+    private int k;
+
+    public KthLargest(int k, int[] nums) {
+        this.k = k;
+        for (int num : nums) {
+            add(num);
+        }
+    }
+
+    public int add(int val) {
+        kthLargestScores.offer(val);
+        if (kthLargestScores.size() > k) {
+            kthLargestScores.poll();
+        }
+        return kthLargestScores.peek();
+    }
+}
+```
+- ソートされたArrayListを用いる方法
+- ArrayListで全ての要素を保持して、k番目の要素を返す
+  - 毎回ソートすると、コストが大きいので常にソートされた状態にして二分探索で挿入位置を求めるようにしておく
+  - 最初書いた時comparatorを指定せず、List昇順のままにしていて意図した動作せず
+    - 後から気づいたが、わざわざ降順にしなくても配列の末尾からk番目の要素を取得すればよかった
+      - add()の返り値を取得する際に以下のようにする
+        - `return kthLargestScores.get(kthLargestScores.size() - k);`
+```java
+class KthLargest {
+    private List<Integer> kthLargestScores = new ArrayList<>();
+    private int k;
+    private Comparator<Integer> desc = Comparator.reverseOrder();
+
+    public KthLargest(int k, int[] nums) {
+        this.k = k;
+        kthLargestScores.addAll(
+                Arrays.stream(nums).boxed().sorted(desc).toList()
+        );
+    }
+
+    public int add(int val) {
+        int insertIndex = Collections.binarySearch(kthLargestScores, val, desc);
+        if (insertIndex < 0) {
+            insertIndex = -(insertIndex + 1);
+        }
+        kthLargestScores.add(insertIndex, val);
+        // indexは0basedのため-1する
+        return kthLargestScores.get(k - 1);
+    }
+}
+```
+
+# step2 他の方の解答を見る
+- クラスのプロパティとして`topKScores`という命名が自然だと感じた
+- コンストラクタに渡されるkが1以上であることをチェックしている実装もある
+  - 確かにチェックしてある方が親切かも
+## 解答
+- 変数名を少し修正、コンストラクで引数チェックを追加
+```java
+class KthLargest {
+    private Queue<Integer> topKScores = new PriorityQueue<>();
+    private int k;
+
+    public KthLargest(int k, int[] nums) {
+        if (k <= 0) {
+            throw new IllegalArgumentException("k must be larger than 0. k : " + k);
+        }
+        this.k = k;
+        for (int num : nums) {
+            add(num);
+        }
+    }
+
+    public int add(int val) {
+        topKScores.offer(val);
+        if (topKScores.size() > k) {
+            topKScores.poll();
+        }
+        return topKScores.peek();
+    }
+}
+```
+
+# step3 3回ミスなく書く
+## 解答
+- PriorityQueueを使って実装
+  - Step2と同様の感じ
+    - 今回の入力の制限に沿って、入力値チェックは省略
+```java
+class KthLargest {
+    private Queue<Integer> topKScores = new PriorityQueue<>();
+    private int k;
+
+    public KthLargest(int k, int[] nums) {
+        this.k = k;
+        for (int num : nums) {
+            add(num);
+        }
+    }
+
+    public int add(int val) {
+        topKScores.offer(val);
+        if (topKScores.size() > k) {
+            topKScores.poll();
+        }
+        return topKScores.peek();
+    }
+}
+```