【NO.12】LeetCode经典150题-380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

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解题

【NO.12】LeetCode经典150题-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

【中等】

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 * 10^5 次
在调用 getRandom 方法时，数据结构中 至少存在一个 元素。

解题

要求实现函数的平均时间复杂度都是O(1)，那么：

获取需要列表，用下标来操作，可以达到要求
插入，列表的尾部插入，平均时间复杂度是O(1)
删除，可以用哈希表来保存元素对应的下标，然后找到下标后，操作列表

java 复制代码

class RandomizedSet {

    // 数组，用于获取元素
    List<Integer> nums;
    // map.key为数，value为下标，用于确定下标位置
    Map<Integer, Integer> map;
    Random random;

    public RandomizedSet() {
        nums = new ArrayList<Integer>();
        map = new HashMap<Integer, Integer>();
        random = new Random();
    }
    
    // insert时，数组列表与map都要维护
    public boolean insert(int val) {
        if (!map.containsKey(val)) {
            int length = nums.size();
            nums.add(val);
            map.put(val, length);
            return true;
        }
        return false;
    }
    
    // 先找下标
    // 用列表最后一个数覆盖要删除的数，并更新map
    // 删除最后一个数
    public boolean remove(int val) {
        if (map.containsKey(val)) {
            int length = nums.size();
            Integer lastNum = nums.get(length - 1);
            int targetIndex = map.get(val);
            // 用最后一个数覆盖要删除的数
            nums.set(targetIndex, lastNum);
            map.put(lastNum, targetIndex);
            // 删除最后一个数
            nums.remove(length - 1);
            map.remove(val);
            return true;
        }
        return false;
    }
    
    public int getRandom() {
        int index = random.nextInt(nums.size());
        return nums.get(index);
    }
}

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