Shepherd's Blog

380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

实现RandomizedSet 类：

  • RandomizedSet() 初始化 RandomizedSet 对象
  • bool insert(int val) 当元素 val 不存在时，向集合中插入该项，并返回 true ；否则，返回 false 。
  • bool remove(int val) 当元素 val 存在时，从集合中移除该项，并返回 true ；否则，返回 false 。
  • int getRandom() 随机返回现有集合中的一项（测试用例保证调用此方法时集合中至少存在一个元素）。每个元素应该有 相同的概率 被返回。

你必须实现类的所有函数，并满足每个函数的 平均 时间复杂度为 O(1) 。

示例：

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>输入
["RandomizedSet", "insert", "remove", "insert", "getRandom", "remove", "insert", "getRandom"]
>[[], [1], [2], [2], [], [1], [2], []]
输出
[null, true, false, true, 2, true, false, 2]

解释
RandomizedSet randomizedSet = new RandomizedSet();
randomizedSet.insert(1); // 向集合中插入 1 。返回 true 表示 1 被成功地插入。
randomizedSet.remove(2); // 返回 false ，表示集合中不存在 2 。
randomizedSet.insert(2); // 向集合中插入 2 。返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
randomizedSet.getRandom(); // getRandom 应随机返回 1 或 2 。
randomizedSet.remove(1); // 从集合中移除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [2] 。
randomizedSet.insert(2); // 2 已在集合中，所以返回 false 。
randomizedSet.getRandom(); // 由于 2 是集合中唯一的数字，getRandom 总是返回 2 。

提示：

  • -231 <= val <= 231 - 1
  • 最多调用 insert、remove 和 getRandom 函数 2 * ``105 次
  • 在调用 getRandom 方法时，数据结构中 至少存在一个 元素。

既然题目中指定了时间复杂度为 O(1) 那么可供选择的数据结构也就只剩下了哈希表，但是题目又要求 相同的概率随机返回 表明这个存储数据必须要有序，那么可供选择的就只剩下 可变数组 + 哈希表 ，可变数组用于提供随机访问的概率稳定性、哈希表用来存储对象及对象在数组中的位置。

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class RandomizedSet {

    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    Map<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();
    Random random = new Random();

    public RandomizedSet() {

    }

    public boolean insert(int val) {
        if (hashMap.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        hashMap.put(val, list.size());
        list.add(val);
        return true;
    }

    public boolean remove(int val) {
        if (!hashMap.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        Integer idx = hashMap.get(val);
        Integer last = list.get(list.size() - 1);
        list.set(idx, last);
        list.remove(list.size() - 1);
        hashMap.put(last, idx);
        hashMap.remove(val);
        return true;
    }

    public int getRandom() {
        return list.get(random.nextInt(list.size()));
    }
}
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