380. Insert Delete GetRandom O(1)

本文介绍了一种在平均O(1)时间内支持插入、删除和随机获取元素的随机集合数据结构设计。通过结合使用map和vector,实现了高效的操作,解决了传统set在随机获取元素时的效率问题。

Design a data structure that supports all following operations in average O(1) time.

 

  1. insert(val): Inserts an item val to the set if not already present.
  2. remove(val): Removes an item val from the set if present.
  3. getRandom: Returns a random element from current set of elements. Each element must have the same probability of being returned.

 

Example:

// Init an empty set.
RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();

// Inserts 1 to the set. Returns true as 1 was inserted successfully.
randomSet.insert(1);

// Returns false as 2 does not exist in the set.
randomSet.remove(2);

// Inserts 2 to the set, returns true. Set now contains [1,2].
randomSet.insert(2);

// getRandom should return either 1 or 2 randomly.
randomSet.getRandom();

// Removes 1 from the set, returns true. Set now contains [2].
randomSet.remove(1);

// 2 was already in the set, so return false.
randomSet.insert(2);

// Since 2 is the only number in the set, getRandom always return 2.
randomSet.getRandom();

最开始自己给出的方案是用 set 来实现不借助任何别的数据结构和变量, 仅用一个set,涉及到了set的读取,count函数等,

但在实现获取随机数时出现问题,不能正常获得。

参考网上大部分的实现是借助于map和unordered_map来实现,我的版本后来基于map来实现,对map比较熟悉一点。

/*class RandomizedSet {
    //RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();
    std::set<int> dataArray;
public:
    /** Initialize your data structure here. */
/*    RandomizedSet() {
        //std::set<int> dataArray;
        dataArray.clear();
    }*/
    
    /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
/*    bool insert(int val) {
        std::set<int>::iterator it=dataArray.find(val);
        if(it==dataArray.end()){
            dataArray.insert(val);
            return true;
        }
        else{
            return false;
        }
        
    }*/
    
    /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
/*    bool remove(int val) {
        std::set<int>::iterator it=dataArray.find(val);
        if(it==dataArray.end()){
            //dataArray.erase(val);
            return false;
        }
        else{
            dataArray.erase(val);
            return true;
        }
        
    }*/
    
    /** Get a random element from the set. */
/*    int getRandom() {
        int size = dataArray.size();
        cout<<"size:"<<size<<endl;
        int loc = rand()%size;
        std::cout<<"loc is:"<<loc<<std::endl;
        return dataArray.count(loc);
    }
};*/

class RandomizedSet {
private:
    std::map<int,int> dataMap;
    std::vector <int> dataVec;
    //RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();
    // std::set<int> dataArray;
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    RandomizedSet() {
        //std::set<int> dataArray;
        // dataArray.clear();
        dataMap.clear();
        dataVec.clear();
    }
    
    /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
    bool insert(int val) {
        if(dataMap.count(val)!=0) return false;
        dataVec.push_back(val);
        dataMap[val]=dataVec.size()-1;
        return true;
    }
    
    /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
    bool remove(int val) {
        if(dataMap.count(val)==0) return false;
        //existed
        int endData = dataVec[dataVec.size()-1];
        int valLoc = dataMap[val];
        int endLoc = dataMap[endData];

        dataVec[valLoc] = dataVec[endLoc];
        dataMap[endData] = valLoc;
        dataMap[val] = endLoc;        
        
        dataMap.erase(val);
        dataVec.pop_back();
        return true;
    }
    
    /** Get a random element from the set. */
    int getRandom() {
        return dataVec[random()%dataVec.size()];
    }
    
};


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

 

 

<think>好的,我现在需要帮助用户验证他们的libc.so是否支持getrandom函数,以解决链接错误的问题。根据用户提供的信息,他们在编译时遇到了“undefined reference to `getrandom'”的错误,这可能是因为glibc版本过低或者链接问题。用户已经参考了一些站内引用,包括关于glibc的重要性、musl libc的编译以及进程启动相关的信息。 首先,我应该回顾用户之前的对话。用户之前得到的分步解决方案中提到了检查glibc版本和使用nm命令来验证函数的存在性。现在用户的问题是更具体地检查libc.so是否包含getrandom函数支持,所以他们可能需要更详细的步骤或替代方法。 接下来,我需要考虑用户可能的系统环境。根据引用[2],用户可能在尝试安装node时遇到了GLIBC版本的问题,这提示他们的系统可能运行的是较旧的glibc版本,比如低于2.25,而getrandom是在glibc 2.25中添加的。因此,首要任务是确认glibc的版本是否足够新,或者libc.so是否实际包含该函数。 用户可能已经尝试过使用nm命令,但可能需要更多的验证方法,尤其是如果他们不熟悉命令行工具的话。此外,用户可能需要替代方法,比如检查符号表、使用readelf或者编写测试程序来动态检查函数的存在性。 我还需要考虑用户可能的错误场景。例如,如果libc.so的路径不正确,或者有多个libc版本存在,用户可能需要确认他们正在检查正确的库文件。此外,用户可能在交叉编译环境中工作,这可能需要不同的检查方法,如引用[3]中提到的musl libc的情况,但用户的问题明确是关于glibc的。 另外,用户提供的引用[1]中提到了使用-lc选项来解决依赖问题,这可能意味着在链接时需要正确指定库。但当前的问题更侧重于验证库本身是否包含所需的函数,而不是链接选项。 可能的步骤包括: 1. 确认glibc版本是否≥2.25,因为getrandom在该版本引入。 2. 使用nm或readelf检查libc.so的符号表,查找getrandom符号。 3. 编写一个简单的C程序调用getrandom,并尝试编译运行,看是否成功。 4. 如果动态链接库路径有问题,确认libc.so的位置是否正确。 5. 检查是否有多个libc版本存在,并确保使用的是正确的版本。 同时,需要提醒用户注意权限问题,例如在某些系统中,getrandom可能需要特定的权限或内核支持。不过,这通常不是链接错误的问题,而是运行时的问题,但为了全面性,可能需要提及。 用户可能还需要知道如何找到libc.so的路径,特别是在不同发行版中路径可能不同,例如在Ubuntu中通常是/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6,而其他发行版可能路径不同。此外,使用ldd命令查看可执行文件依赖的libc版本也是一个有用的步骤。 最后,应该总结这些方法,并根据用户的情况推荐最直接的步骤,比如先检查glibc版本,然后用nm验证符号存在,如果版本足够但符号不存在,可能需要重新安装或更新glibc,或者处理可能的路径问题。</think>### 分步验证 `libc.so` 对 `getrandom` 函数的支持 --- #### **方法 1:直接检查 glibc 版本** `getrandom` 是 Linux 系统调用,其用户态封装函数由 **glibc ≥ 2.25** 提供。首先通过以下命令验证 glibc 版本: ```bash ldd --version | grep glibc ``` - **输出示例**: ```bash ldd (Ubuntu GLIBC 2.35-0ubuntu3.1) 2.35 ``` 若版本低于 `2.25`,则 `libc.so` 不包含 `getrandom` 函数支持,需升级系统或修改代码使用替代方案(如 `/dev/urandom`)。 --- #### **方法 2:使用 `nm` 检查符号表** 通过 `nm` 工具直接检查 `libc.so` 的导出符号(需定位实际库文件路径): ```bash # 查找 libc.so 路径(通常为 /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6) ls -l /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 # 检查符号表 nm -D /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 | grep getrandom ``` - **期望输出**: ```bash T getrandom ``` `T` 表示该符号在库的文本段(代码段)中已定义。若无输出,则不支持该函数。 --- #### **方法 3:使用 `readelf` 工具验证** `readelf` 可更详细地解析二进制文件: ```bash readelf -s /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 | grep getrandom ``` - **输出示例**: ```bash 1029: 00000000000f3b30 101 FUNC GLOBAL DEFAULT 16 getrandom@@GLIBC_2.25 ``` 若存在 `@@GLIBC_2.25` 标记,则表明该函数从 glibc 2.25 开始支持。 --- #### **方法 4:动态加载测试(推荐)** 编写一个测试程序直接调用 `getrandom`,验证编译和运行是否成功: ```c // test_getrandom.c #include <sys/random.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() { unsigned char buf[16]; ssize_t ret = getrandom(buf, sizeof(buf), 0); if (ret == sizeof(buf)) { printf("getrandom() supported\n"); return 0; } else { perror("getrandom() failed"); return 1; } } ``` 编译并运行: ```bash gcc test_getrandom.c -o test_getrandom && ./test_getrandom ``` - **结果分析**: - 输出 `getrandom() supported`:函数支持。 - 报错 `undefined reference to getrandom`:链接阶段失败,说明 `libc.so` 不支持该函数。 - 运行时错误(如 `ENOSYS`):内核或 glibc 版本过低。 --- #### **方法 5:检查动态链接依赖** 若程序已编译但运行时出错,可通过 `ldd` 检查实际加载的 `libc.so` 路径: ```bash ldd your_program | grep libc.so ``` 确保输出路径与之前验证的 `libc.so` 一致(避免多版本冲突)。 --- ### 总结表格 | 验证方法 | 适用场景 | 关键命令/代码 | |------------------------|-------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------| | **检查 glibc 版本** | 快速判断是否 ≥2.25 | `ldd --version \| grep glibc` | | **符号表检查** | 直接验证符号存在性 | `nm -D /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 \| grep getrandom` | | **动态加载测试** | 综合验证编译和运行时兼容性 | 编写测试程序调用 `getrandom` 并运行 | | **依赖路径检查** | 排除多版本库冲突问题 | `ldd your_program \| grep libc.so` | --- ### 常见问题解决 1. **glibc 版本过低**: - 升级系统(如 Ubuntu:`sudo apt upgrade libc6`)。 - 改用 `/dev/urandom` 或 `getentropy` 作为替代方案。 2. **符号存在但链接失败**: - 确保编译命令正确链接 `libc`(添加 `-lc`)。 - 检查头文件(`#include <sys/random.h>`)是否包含。 3. **多版本库冲突**: - 使用 `LD_LIBRARY_PATH` 指定正确库路径: ```bash LD_LIBRARY_PATH=/path/to/correct/libc ./your_program ``` [^1]: `nm -D` 可直接查看动态库的符号表。 [^2]: `getrandom` 的 glibc 封装需内核 ≥3.17 支持。
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