294.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。

1. insert(val)：向集合中插入元素 val。
2. remove(val)：当 val 存在时，从集合中移除一个 val。
3. 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();

代码

class RandomizedCollection {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    RandomizedCollection() {}  
    /** Inserts a value to the collection. Returns true if the collection did not already contain the specified element. */
    bool insert(int val) {
        m[val].insert(nums.size());
        nums.push_back(val);
        return m[val].size() == 1;
    }
    /** Removes a value from the collection. Returns true if the collection contained the specified element. */
    bool remove(int val) {
        if (m[val].empty()) return false;
        int idx = *m[val].begin();
        m[val].erase(idx);
        if (nums.size() - 1 != idx) {
            int t = nums.back();
            nums[idx] = t;
            m[t].erase(nums.size() - 1);
            m[t].insert(idx);
        } 
        nums.pop_back();
        return true;
    }
    /** Get a random element from the collection. */
    int getRandom() {
        return nums[rand() % nums.size()];
    }
private:
    vector nums;
    unordered_map> m;
};