LeetCode 练习——380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

1.题目描述

380. 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 。

2.思路

2.1 代码

题目要求写一个类，能够实现插入、删除和随机读的功能。使用一个数组存放插入的数、一个 Map 存放每个插入数对应的角标、count 引用用统计当前元素个数。

1. 插入数字
   插入元素时，首先从 map 判断当前元素是否存在，如果存在返回 false。否则数字放入数组中，并将数字和对应角标存入 map

2. 删除数字
   删除数字时，首先从 map 判断当前元素是否存在，如果不存在返回 false。否则从 map 中获取待删除数字的角标，并将数组最后一位放到对应角标上，并将最后一位数字对应的新角标存入 map ，同时 count 计数减 1

3. 随机读取数字
   随机读取数字利用 Math.random() 方法得到的 [0, 1) 上的数字与 count 相乘得到 [0, count) 上一个随机数作为待读取的数组角标，最后根据这个随即角标读取数组元素即可

class RandomizedSet {
    int[] nums;
    int count = 0;
    Map map;

    public RandomizedSet() {
        nums = new int[200000];
        map = new HashMap<>();
    }

    public boolean insert(int val) {
        if (map.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        map.put(val, count);
        nums[count++] = val;
        return true;
    }

    public boolean remove(int val) {
        if (!map.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        Integer index = map.get(val);
        map.remove(val);
        nums[index] = nums[count - 1];
        if (count > 1 && index != count - 1) {
            map.put(nums[index], index);
        }
        count--;
        return true;
    }

    public int getRandom() {
        int index = (int) (Math.random() * count);
        return nums[index];
    }
}

2.2 测试结果

测试通过

测试结果

3.总结

• 使用一个数组存放插入的数字，一个 map 存放每个数字对应的角标
• 插入数字时，需要在数组中新增数字，同时更新 map
• 删除数字时，将数组中有效数字的最后一位放到待删除数字的位置上，同时更新 map