【leetcode--O(1) 时间插入、删除和获取随机元素】

这道题要求实现一个类，满足插入、删除和获取随机元素操作的平均时间复杂度为 O(1)。

变长数组可以在 O(1) 的时间内完成获取随机元素操作 ，但是由于无法在 O(1)的时间内判断元素是否存在，因此不能在 O(1) 的时间内完成插入和删除操作。哈希表可以在 O(1) 的时间内完成插入和删除操作， 但是由于无法根据下标定位到特定元素，因此不能在 O(1) 的时间内完成获取随机元素操作。为了满足插入、删除和获取随机元素操作的时间复杂度都是 O(1)，需要将变长数组和哈希表结合，变长数组中存储元素，哈希表中存储每个元素在变长数组中的下标。

总括：数组提供快速访问，哈希表提供快速查找。

首先创建两个实例化对象：

self.nums 是一个列表，用于存储插入的数字。
self.indices 是一个字典，用于存储插入的数字以及其在 self.nums 列表中的索引。

创建RandomizedSet类的实例时，会自动创建一个空的nums列表和一个空的indices字典，为后续插入删除和随机获取做准备。

choice 是 Python 标准库中的 random 模块中的函数，用于从列表中随机选择一个元素并返回。

比较难理解的是remove这个类，过程：

首先检查给定的值是否存在indices字典中，如果不在，就返回False，表示删除失败

如果值存在，他会取出该值在nums列表中的索引id，然后他将nums列表中索引为id的元素替换为nums列表中的最后一个元素的值，这样就删除了原始的val，更新indices字典最后一个元素的索引值为id。删除nums列表中的最后一个元素，然后从indices列表中删除给定值。

这如果还不理解的话，可以自己画一个图就理解了。

例如nums：2，1，3

indices：（2：0），（1：1），（3：2）

举例：

（1）insert，插入4：

在字典里增加值为"4"的点indices $4$ 的值为len(nums)= 3, nums增加4。

（2）remove。删除1：

获取"1"的值（序号），id为1。在nums找到序号为1的元素，将值更改为最后一个元素的值，即3.

变为：nums：2，3，3

indices：（2：0），（1：1），（3：2）

nums $1$ 值为1，indice里面"3"对应的值改为id=1

变为：nums：2，3，3

indices：（2：0），（1：1），（3：1）

然后弹出nums最后一个元素，将indices中元素"1"删除。

变为：nums：2，3

indices：（2：0），（3：1）

复制代码

class RandomizedSet:
    def __init__(self):
        self.nums = []
        self.indices = {}

    def insert(self, val: int) -> bool:
        if val in self.indices:
            return False
        self.indices[val] = len(self.nums)
        self.nums.append(val)
        return True

    def remove(self, val: int) -> bool:
        if val not in self.indices:
            return False
        id = self.indices[val]
        self.nums[id] = self.nums[-1]
        self.indices[self.nums[id]] = id
        self.nums.pop()
        del self.indices[val]
        return True

    def getRandom(self) -> int:
        return choice(self.nums)