leetcode 381.O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复

ゝ一世哀愁。 2022-11-21 09:45 27阅读 0赞

leetcode链接：[O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复][O_1_ _ -]

#### 题目描述 ####

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。

#### API设计和调用示例 ####

// 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();
    
    /**
     * 调用示例如下:
     * RandomizedCollection* obj = new RandomizedCollection();
     * bool param_1 = obj->insert(val);
     * bool param_2 = obj->remove(val);
     * int param_3 = obj->getRandom();
     */

#### 思路分析 ####

我们使用一个数组存储所有可能的数。当添加数时，把它放到尾部就行了；对于删除数，因为我们要实现`O(1)`，而对于数组，只有删除最后一个元素才是`O(1)`，因此我们不妨让最后一个元素和要删除的元素进行替换，删除最后一个元素即可。由删除操作可知，我们要找到删除元素的位置，为了实现`O(1)`，我们用一个哈希表记录数字在数组中的位置。随机取数就用`random()`函数`%`数组大小。  
详细过程见代码：

class RandomizedSet {
    public:
        vector<int> nums;
        unordered_map<int,int> numIndex;
        int size;
        /** Initialize your data structure here. */
        RandomizedSet() {
            size = 0;
        }
        
        /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
        bool insert(int val) {
            if(numIndex.count(val) == 1)    return false;		//不能重复插入数字
            nums.push_back(val);
            numIndex[val] = size;
            size++;
            return true;
        }
        
        /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
        bool remove(int val) {
            if(numIndex.count(val) == 0)    return false;
            int last = nums.back();
            nums[numIndex[val]] = last;
            numIndex[last] = numIndex[val];		//删除的数和最后一个数进行替换
            nums.pop_back();
            numIndex.erase(val);
            size--;
            return true;
        }
        
        /** Get a random element from the set. */
        int getRandom() {
            return nums[random() % size];
        }
    };
    
    /**
     * Your RandomizedSet object will be instantiated and called as such:
     * RandomizedSet* obj = new RandomizedSet();
     * bool param_1 = obj->insert(val);
     * bool param_2 = obj->remove(val);
     * int param_3 = obj->getRandom();
     */

[O_1_ _ -]: https://leetcode-cn.com/problems/insert-delete-getrandom-o1-duplicates-allowed/