刷题-力扣-380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

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来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/insert-delete-getrandom-o1
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题目描述

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：

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。

题目分析

1. 根据题目描述实现O(1)时间复杂度的随机读取、插入、删除
2. 哈希表是O(1)时间复杂度插入删除元素，数组可以实现随机读取元素
3. 哈希表和数组结合使用，数组存储数值，哈希表存储数值与数值在数组中索引的对应关系

代码

class RandomizedSet {
public:
    RandomizedSet() {
        srand((int)time(0));
    }
    
    bool insert(int val) {
        if (this->valueAndindex.count(val)) { return false; }
        this->valueAndindex[val] = this->nums.size();
        this->nums.emplace_back(val);
        return true;
    }
    
    bool remove(int val) {
        if (this->valueAndindex.count(val)) {
            // 获取待删除元素的数组下表
            int index = this->valueAndindex[val];
            // 数组最后一个索引
            int last = this->nums.size() - 1;
            // 将最后一个元素放入空缺的位置
            this->nums[index] = this->nums[last];
            // 更新元素索引
            this->valueAndindex[this->nums[last]] = index;
            // 删除元素
            this->valueAndindex.erase(val);
            this->nums.pop_back();
            return true;
        }
        return false;
    }
    
    int getRandom() {
        return this->nums[random() % this->nums.size()];
    }

private:
    std::unordered_map<int, int> valueAndindex;
    std::vector<int> nums;
};

/**
 * Your RandomizedSet object will be instantiated and called as such:
 * RandomizedSet* obj = new RandomizedSet();
 * bool param_1 = obj->insert(val);
 * bool param_2 = obj->remove(val);
 * int param_3 = obj->getRandom();
 */