[LeetCode 382] Linked List Random Node

最新推荐文章于 2021-07-21 00:30:58 发布

ExcitedZhang

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文章标签： LeetCode 链表抽样

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/ExcitedZhang/article/details/90049892

本文介绍了一种在不使用额外空间的情况下，从一个未知长度的单链表中随机选取节点值的算法。通过蓄水池抽样方法，确保每个节点被选中的概率相同，适用于极大数据集。

Given a singly linked list, return a random node's value from the linked list. Each node must have the same probability of being chosen.

Follow up:
What if the linked list is extremely large and its length is unknown to you? Could you solve this efficiently without using extra space?

Example:

// Init a singly linked list [1,2,3].
ListNode head = new ListNode(1);
head.next = new ListNode(2);
head.next.next = new ListNode(3);
Solution solution = new Solution(head);

// getRandom() should return either 1, 2, or 3 randomly. Each element should have equal probability of returning.
solution.getRandom();

分析

这一题刚开始想法是直接用vector存放所有node的地址，然后以length作为抽样直接获取随机值，可以保证概率均等。

但是题目说如果链表的长度是不确定的，而且要求使用常数的内存空间。这个题目解法就需要利用蓄水池抽样的办法去解决。

这个算法我也是第一次接触，还是挺新颖的，主要可以用在流计算上面对输入流求随机值。这位同学的学习笔记应该非常清晰https://www.jianshu.com/p/a4ab07f5752e。应用到现在这道题上应该就是在一个长度位置的输入流中求1个随机的值。可以将蓄水池的大小设置为1，从前往后遍历，当第i个node计算出rand()%i == 0时，表明选中了第i个元素，直接与第一个替换即可。

Code

class Solution {
public:
    /** @param head The linked list's head.
        Note that the head is guaranteed to be not null, so it contains at least one node. */
    Solution(ListNode* head) {
        mHead = head;
    }
    
    /** Returns a random node's value. */
    int getRandom() {
        ListNode* res = mHead;
        ListNode* node = mHead;
        int index = 1;
        while(node)
        {
            if (rand()%index == 0)
                res = node;
            node = node->next;
            index = index + 1;
        }
        return res->val;
    }
    ListNode* mHead;
};

运行效率

Runtime: 48 ms, faster than 26.37% of C++ online submissions for Linked List Random Node.

Memory Usage: 16.6 MB, less than 5.00% of C++ online submissions forLinked List Random Node.