leetcode 380. Insert Delete GetRandom O(1) O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 (中等)

一、题目大意

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。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/insert-delete-getrandom-o1
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二、解题思路

这道题有个限制在常数时间范围内实现插入删除和获得随机数操作，没有该限制的话直接用一个HashSet就可以搞定。我们利用一个可变list和一个HashMap，其中list用来保存数字，HashMap用来建立每个数字和其在list中的位置之间的映射。重点在于删除元素的逻辑，如果要删除的元素不存在返回false，如果存在，先求出该元素在list中的索引，将list中最后一个元素更新到此位置，同时更新该元素中在hashmap的索引，然后list中删除最后一个元素，hashmap也删除要删除的元素 。

三、解题方法

3.1 Java实现

class RandomizedSet {
    List<Integer> nums;
    Map<Integer, Integer> indices;
    Random random;

    public RandomizedSet() {
        nums = new ArrayList<>();
        indices = new HashMap<>();
        random = new Random();
    }

    public boolean insert(int val) {
        if (indices.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        // 为什么不写成indices.put(val, nums.size());
        int index = nums.size();
        nums.add(val);
        indices.put(val, index);
        return true;
    }

    public boolean remove(int val) {
        if (!indices.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        int index = indices.get(val);
        int last = nums.get(nums.size() - 1);
        nums.set(index, last);
        indices.put(last, index);
        nums.remove(nums.size() - 1);
        indices.remove(val);
        return true;
    }

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

四、总结小记

• 2022/10/18 今天有点不顺哦，倒霉的事一个接着一个，想想好事，想想明天，心里就舒坦了