力扣381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

本文主要是介绍力扣381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

RandomizedCollection 是一种包含数字集合(可能是重复的)的数据结构。它应该支持插入和删除特定元素，以及删除随机元素。

实现 RandomizedCollection 类:

RandomizedCollection()初始化空的 RandomizedCollection 对象。
bool insert(int val) 将一个 val 项插入到集合中，即使该项已经存在。如果该项不存在，则返回 true ，否则返回 false 。
bool remove(int val) 如果存在，从集合中移除一个 val 项。如果该项存在，则返回 true ，否则返回 false 。注意，如果 val 在集合中出现多次，我们只删除其中一个。
int getRandom() 从当前的多个元素集合中返回一个随机元素。每个元素被返回的概率与集合中包含的相同值的数量线性相关。
您必须实现类的函数，使每个函数的平均时间复杂度为 O(1) 。

注意：生成测试用例时，只有在 RandomizedCollection 中至少有一项时，才会调用 getRandom 。

示例 1:

输入
[“RandomizedCollection”, “insert”, “insert”, “insert”, “getRandom”, “remove”, “getRandom”]
[[], [1], [1], [2], [], [1], []]
输出
[null, true, false, true, 2, true, 1]

解释
RandomizedCollection collection = new RandomizedCollection();// 初始化一个空的集合。
collection.insert(1); // 返回 true，因为集合不包含 1。
// 将 1 插入到集合中。
collection.insert(1); // 返回 false，因为集合包含 1。
// 将另一个 1 插入到集合中。集合现在包含 [1,1]。
collection.insert(2); // 返回 true，因为集合不包含 2。
// 将 2 插入到集合中。集合现在包含 [1,1,2]。
collection.getRandom(); // getRandom 应当:
// 有 2/3 的概率返回 1,
// 1/3 的概率返回 2。
collection.remove(1); // 返回 true，因为集合包含 1。
// 从集合中移除 1。集合现在包含 [1,2]。
collection.getRandom(); // getRandom 应该返回 1 或 2，两者的可能性相同。

提示:

-2³¹ <= val <= 2³¹ - 1
insert, remove 和 getRandom 最多总共被调用 2 * 10⁵ 次
当调用 getRandom 时，数据结构中至少有一个元素

思路：使用hashmap和list联合操作，hashmap存的是集合的值和该值在list中的索引集合，同时定义一个random类用于后续随机获取，n用于记录list元素个数，调用 RandomizedCollection就是初始化刚才的几个东西，然后插入操作的话就是把值加入到list中，加入到map中同时把索引值加到一个集合中，map存值和值对应得索引集合，n++，最后只需返回该值的索引集合大小是否为1就可以知道是否已经在集合中出现过，对于删除操作，如果map没有相应的key就直接返回false，如果map有相应的key的话就要考虑一个事，因为值是存在了list中，list只有删除最后一个元素是O(1)的，所以我们考虑将要删除的值和最后一个值做交换再删除，要删除map和list两处地方，并且删除完后还要更新最后一个元素的索引集合，更新n，对于随机获取元素操作就直接list.get一个random类生成的n范围内随机数字就好

class RandomizedCollection {Map<Integer,Set> index;List<Integer> list;Random random;int n;public RandomizedCollection() {index = new HashMap<>();list = new ArrayList<>();random = new Random();n = 0;}public boolean insert(int val) {Set set = index.getOrDefault(val, new HashSet<>());//存储索引set.add(n);//存储值list.add(val);index.put(val, set);n++;return set.size() == 1;}public boolean remove(int val) {if(!index.containsKey(val)){return false;}else{//只有移除list中最后一个元素才是O(1)int lastIndex = n - 1;//找到list中最后一个元素的索引集合Set lastset = index.get(list.get(lastIndex));//找到要删除元素的索引集合Set set = index.get(val);//利用迭代器获取要删除元素的一个索引int currentIndex = (int)set.iterator().next();//交换要删除元素和最后一个元素swap(list, currentIndex, lastIndex);//删除最后一个元素list.remove(lastIndex);//删除集合中要删除元素的索引set.remove(currentIndex);if(set.size() == 0){index.remove(val);}//修改变换位置后最后一个值的索引lastset.remove(lastIndex);lastset.add(currentIndex);n--;}return true;}public int getRandom() {return list.get(random.nextInt(n));}public void swap(List<Integer> list, int currentIndex, int lastIndex){int tmp = list.get(currentIndex);list.set(currentIndex, list.get(lastIndex));list.set(lastIndex, tmp); }
}/*** 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();*/