【坚持每日一题9.5】381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复

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。

注意: 允许出现重复元素。

insert(val)：向集合中插入元素 val。
remove(val)：当 val 存在时，从集合中移除一个 val。
getRandom：从现有集合中随机获取一个元素。每个元素被返回的概率应该与其在集合中的数量呈线性相关。
示例:

// 初始化一个空的集合。
RandomizedCollection collection = new RandomizedCollection();

// 向集合中插入 1 。返回 true 表示集合不包含 1 。
collection.insert(1);

// 向集合中插入另一个 1 。返回 false 表示集合包含 1 。集合现在包含 [1,1] 。
collection.insert(1);

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

// getRandom 应当有 2/3 的概率返回 1 ，1/3 的概率返回 2 。
collection.getRandom();

// 从集合中删除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
collection.remove(1);

// getRandom 应有相同概率返回 1 和 2 。
collection.getRandom();

java代码：

class RandomizedCollection {
    Map> idx;
    List nums;

    /** Initialize your data structure here. */
    public RandomizedCollection() {
        idx = new HashMap>();
        nums = new ArrayList();
    }
    
    /** Inserts a value to the collection. Returns true if the collection did not already contain the specified element. */
    public boolean insert(int val) {
        nums.add(val);
        Set set = idx.getOrDefault(val, new HashSet());
        set.add(nums.size() - 1);
        idx.put(val, set);
        return set.size() == 1;
    }
    
    /** Removes a value from the collection. Returns true if the collection contained the specified element. */
    public boolean remove(int val) {
        if (!idx.containsKey(val)) {
            return false;
        }
        Iterator it = idx.get(val).iterator();  
        int i = it.next();
        int lastNum = nums.get(nums.size() - 1);
        nums.set(i, lastNum);
        idx.get(val).remove(i);
        idx.get(lastNum).remove(nums.size() - 1);
        if (i < nums.size() - 1) {
            idx.get(lastNum).add(i);
        }
        if (idx.get(val).size() == 0) {
            idx.remove(val);
        }
        nums.remove(nums.size() - 1);
        return true;
    }
    
    /** Get a random element from the collection. */
    public int getRandom() {
        return nums.get((int) (Math.random() * nums.size()));
    }
}


/**
 * Your RandomizedCollection object will be instantiated and called as such:
 * RandomizedCollection obj = new RandomizedCollection();
 * boolean param_1 = obj.insert(val);
 * boolean param_2 = obj.remove(val);
 * int param_3 = obj.getRandom();
 */