382. Linked List Random Node

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();

一刷
题解：
蓄水池抽样:
“给出一个数据流，这个数据流的长度很大或者未知。并且对该数据流中数据只能访问一次。请写出一个随机选择算法，使得数据流中所有数据被选中的概率相等。”

我们陆续收到了数据1、2和前面的例子一样，我们只能保存一个数据，所以必须淘汰1和2中的一个。应该如何淘汰呢？不妨和上面例子一样，我们按照二分之一的概率淘汰一个，例如我们淘汰了2。继续读取流中的数据3，发现数据流结束了，我们知道在长度为3的数据流中，如果返回数据3的概率为1/3,那么才有可能保证选择的正确性。也就是说，目前我们手里有1,3两个数据，我们通过一次随机选择，以1/3的概率留下数据3，以2/3的概率留下数据1.那么数据1被最终留下的概率是多少呢？
• 数据1被留下：（1/2）(2/3) = 1/3
• 数据2被留下概率：（1/2）(2/3) = 1/3
• 数据3被留下概率：1/3
这个方法可以满足题目要求，所有数据被留下返回的概率一样！

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    
    ListNode head;
    Random  random;

    /** @param head The linked list's head.
        Note that the head is guaranteed to be not null, so it contains at least one node. */
    public Solution(ListNode head) {
        this.head = head;
        this.random = new Random();
    }
    
    /** Returns a random node's value. */
    public int getRandom() {
        ListNode c = head;
        int r = c.val;
        for(int i=1; c.next!=null; i++){
            c = c.next;
            if(random.nextInt(i+1) == i) r = c.val;//nexInt(i+1) [0, i]
        }
        
        return r;
    }
}

/**
 * Your Solution object will be instantiated and called as such:
 * Solution obj = new Solution(head);
 * int param_1 = obj.getRandom();
 */