力扣380：O(1)时间插入、删除和获取随机数

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：

复制代码

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 。

代码：

#define MAX 200000 // 定义最大容量为200000
#define INVALID -1 // 定义无效索引值为-1

typedef struct {
    int val[MAX]; // 存储元素的数组
    int cnt;      // 当前元素数量
} RandomizedSet;

// 创建一个新的RandomizedSet对象
RandomizedSet* randomizedSetCreate() {
    RandomizedSet *randArray = malloc(sizeof(RandomizedSet)); // 分配内存给RandomizedSet结构体
    memset(randArray, 0, sizeof(RandomizedSet)); // 将分配的内存初始化为0
    return randArray; // 返回指向新创建的RandomizedSet对象的指针
}

// 向RandomizedSet中插入一个值
bool randomizedSetInsert(RandomizedSet* obj, int val) {
    int cnt = obj->cnt; // 获取当前元素数量
    if (cnt == 0) { // 如果当前没有元素
        obj->val[cnt++] = val; // 将新值插入到数组的第一个位置
        obj->cnt = cnt; // 更新元素数量
    } else { // 如果已经有元素
        for (int i = 0; i < cnt; i++) { // 遍历现有元素
            if (obj->val[i] == val) { // 如果找到相同的值
                return false; // 返回false，表示插入失败
            }
        }
        obj->val[cnt++] = val; // 将新值插入到数组的末尾
        obj->cnt = cnt; // 更新元素数量
    }
    return true; // 返回true，表示插入成功
}

// 从RandomizedSet中移除一个值
bool randomizedSetRemove(RandomizedSet* obj, int val) {
    int index = INVALID; // 初始化索引为无效值
    int cnt = obj->cnt; // 获取当前元素数量
    if (cnt == 0) { // 如果当前没有元素
        return false; // 返回false，表示移除失败
    } else { // 如果已经有元素
        for (int i = 0; i < cnt; i++) { // 遍历现有元素
            if (obj->val[i] == val) { // 如果找到要移除的值
                index = i; // 记录该值的索引
                break; // 退出循环
            }
        }
        if (index == INVALID) { // 如果未找到要移除的值
            return false; // 返回false，表示移除失败
        }
        for (int i = index; i < cnt - 1; i++) { // 将后续元素前移一位
            int tmp = obj->val[i + 1]; // 暂存下一个元素的值
            obj->val[i] = tmp; // 将下一个元素的值赋给当前位置
        }
        cnt--; // 减少元素数量
        obj->cnt = cnt; // 更新元素数量
        return true; // 返回true，表示移除成功
    }
}

// 从RandomizedSet中随机获取一个值
int randomizedSetGetRandom(RandomizedSet* obj) {
    int cnt = obj->cnt; // 获取当前元素数量
    int n = rand() % cnt; // 生成一个0到cnt-1之间的随机数
    return obj->val[n]; // 返回随机选择的元素
}

// 释放RandomizedSet对象的内存
void randomizedSetFree(RandomizedSet* obj) {
    free(obj); // 释放内存
}