面试经典算法150题系列-O（1）时间插入、删除和获取随机元素

序言：这题可能相对之前的题稍微代码量大一些，但是别急，我们只有理清思路，其实实现起来也挺简单，重在理解，我在实现代码部分特地还增加了一些变量方法的详细解释，担心有人不懂ArrayList集合和哈希集合操作，在最后还进行了补充，篇幅较长，望君细细品读。

O（1）时间插入、删除和获取随机元素

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 。

实现思路：

我们需要实现O（1）时间复杂度的时间插入、删除和获取随机元素
单独使用ArrayList集合或哈希集合，都没有办法实现，因为哈希集合不方便实现获取随机元素，ArrayList集合查询操作无法满足条件。这时不妨想想，哈希集合查询元素的时间复杂度为O(1),ArrayList集合删除最后一个元素，以及插入一个元素到最后都为O（1），且可以实现随机访问元素。
这样一想，我们是不是可以将二者进行结合呢？

因此我们先来进行对象初始化，需要定义3个对象：

（1）定义ArrayList集合对象：用于存储元素和删除元素

（2）定义哈希集合对象：用于查询元素

（3）定义随机数对象用于获取随机索引

然后进行方法的构思：

• insert 方法首先检查值是否已经存在于HashMap中，如果存在，则返回false。如果不存在，将值添加到ArrayList的末尾，并在HashMap中记录这个值到其索引的映射。
• remove 方法检查值是否存在于HashMap中，如果不存在，则返回false。如果存在，找到这个值的索引，将ArrayList的最后一个元素移动到要删除的元素的位置，并更新HashMap中的索引。然后，从ArrayList中删除最后一个元素，并从HashMap