LeetCode 中级 - Insert Delete GetRandom O(1)

Insert Delete GetRandom O(1)

设计一个支持在平均 时间复杂度 O(1) 下，执行以下操作的数据结构。

1. insert(val)：当元素 val 不存在时，向集合中插入该项。
2. remove(val)：元素 val 存在时，从集合中移除该项。
3. getRandom：随机返回现有集合中的一项。每个元素应该有相同的概率被返回。

示例 :

// 初始化一个空的集合。
RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();

// 向集合中插入 1 。返回 true 表示 1 被成功地插入。
randomSet.insert(1);

// 返回 false ，表示集合中不存在 2 。
randomSet.remove(2);

// 向集合中插入 2 。返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
randomSet.insert(2);

// getRandom 应随机返回 1 或 2 。
randomSet.getRandom();

// 从集合中移除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [2] 。
randomSet.remove(1);

// 2 已在集合中，所以返回 false 。
randomSet.insert(2);

// 由于 2 是集合中唯一的数字，getRandom 总是返回 2 。
randomSet.getRandom();

分析

如果不限制复杂度，那么只要有一个List就可以了，然而list.contains()方法实在是效率不高，由于O(1)的限制，我们就需要一个hashmap来存放集合中的数值，判断是否存在也是靠hashmap。

解法就是 利用hashmap存放数值及其在list中的存放下标，list则单纯存放数值。

要注意当删除元素时，我们要将list末尾元素调整到删除的元素位置，否则list自动排列，又无法满足O(1)。

代码

    class RandomizedSet {

        List<Integer> list;
        int num;
        Map<Integer,Integer> map;
        /** Initialize your data structure here. */
        public RandomizedSet() {
            list = new ArrayList<>();
            num = 0;
            map = new HashMap<>();
        }

        /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
        public boolean insert(int val) {
            if(map.containsKey(val)){
                return false;
            }else{
                list.add(num,val);
                map.put(val,num++);
                return true;
            }
        }

        /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
        public boolean remove(int val) {
            if(!map.containsKey(val)){
                return false;
            }else if(num == 0){
                map.remove(val);
                return true;
            }else{
                int removedIndex = map.get(val);
                int lastElement = list.get(num-1);
                map.put(lastElement,removedIndex);
                list.set(removedIndex,lastElement);
                num--;
                map.remove(val);
                return true;
            }
        }

        /** Get a random element from the set. */
        public int getRandom() {
            Random random = new Random();
            return list.get(random.nextInt(num));
        }
    }

    /**
     * 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();
     */