随机翻转矩阵

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/random-flip-matrix

题目描述：

给你一个 m x n 的二元矩阵 matrix ，且所有值被初始化为 0 。请你设计一个算法，随机选取一个满足 matrix[i][j] == 0 的下标 (i, j) ，并将它的值变为 1 。所有满足 matrix[i][j] == 0 的下标 (i, j) 被选取的概率应当均等。
尽量最少调用内置的随机函数，并且优化时间和空间复杂度。
实现 Solution 类：
Solution(int m, int n) 使用二元矩阵的大小 m 和 n 初始化该对象
int[] flip() 返回一个满足 matrix[i][j] == 0 的随机下标 [i, j] ，并将其对应格子中的值变为 1
void reset() 将矩阵中所有的值重置为 0

示例：

输入
["Solution", "flip", "flip", "flip", "reset", "flip"]
[[3, 1], [], [], [], [], []]
输出
[null, [1, 0], [2, 0], [0, 0], null, [2, 0]]

解释
Solution solution = new Solution(3, 1);
solution.flip(); // 返回 [1, 0]，此时返回 [0,0]、[1,0] 和 [2,0] 的概率应当相同
solution.flip(); // 返回 [2, 0]，因为 [1,0] 已经返回过了，此时返回 [2,0] 和 [0,0] 的概率应当相同
solution.flip(); // 返回 [0, 0]，根据前面已经返回过的下标，此时只能返回 [0,0]
solution.reset(); // 所有值都重置为 0 ，并可以再次选择下标返回
solution.flip(); // 返回 [2, 0]，此时返回 [0,0]、[1,0] 和 [2,0] 的概率应当相同

代码实现:

class Solution {
    int m, n;
    Set set = new HashSet<>();
    Random random = new Random(300);
    public Solution(int _m, int _n) {
        m = _m; n = _n;
    }
    public int[] flip() {
        int a = random.nextInt(m * n), b = a;
        while (a >= 0 && set.contains(a)) a--;
        while (b < m * n && set.contains(b)) b++;
        int c = a >= 0 && !set.contains(a) ? a : b;
        set.add(c);
        return new int[]{c / n, c % n};
    }
    public void reset() {
        set.clear();
    }
}