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：

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。

方法一：变长数组 + 哈希

class RandomizedSet {

        List<Integer> list;
        Map<Integer, Integer> map;
        Random random;

        public RandomizedSet() {
            list = new ArrayList<>();
            map = new HashMap<>();
            random = new Random();
        }

        public boolean insert(int val) {
            if (map.containsKey(val)) {
                return false;
            }
            list.add(val);
            map.put(val, list.size() - 1);
            return true;
        }

        public boolean remove(int val) {
            if (!map.containsKey(val)) {
                return false;
            }
            // 这里删除的时候，将最后一个元素和要删的元素互换，然后删除最后一个元素
            int index = map.get(val);
            int last = list.get(list.size() - 1);
            list.set(index, last);
            list.remove(list.size() - 1);
            map.put(last, index);
            map.remove(val);
            return true;
        }

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

方法二：用Set（不符合题意，题目要求O(1)的复杂度）

class RandomizedSet {

    Set<Integer> set = null;
        Random random = new Random();

        public RandomizedSet() {
            set = new HashSet<>();
        }

        public boolean insert(int val) {
            return set.add(val);
        }

        public boolean remove(int val) {
            return set.remove(val);
        }

        public int getRandom() {
            return (int) set.toArray()[random.nextInt(set.size())];
        }
}

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