題目

Design a data structure that supports all following operations in average O(1) time.

1. insert(val): Inserts an item val to the set if not already present.
2. remove(val): Removes an item val from the set if present.
3. getRandom: Returns a random element from current set of elements. Each element must have the same probability of being returned.

Example:

// Init an empty set.
RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();

// Inserts 1 to the set. Returns true as 1 was inserted successfully.
randomSet.insert(1);

// Returns false as 2 does not exist in the set.
randomSet.remove(2);

// Inserts 2 to the set, returns true. Set now contains [1,2].
randomSet.insert(2);

// getRandom should return either 1 or 2 randomly.
randomSet.getRandom();

// Removes 1 from the set, returns true. Set now contains [2].
randomSet.remove(1);

// 2 was already in the set, so return false.
randomSet.insert(2);

// Since 2 is the only number in the set, getRandom always return 2.
randomSet.getRandom();
 

思路

題目大意

實現一種資料結構，這個資料結構的有三種操作：插入，刪除，隨機返回。 但要求是所有的操作的時間複雜度都為O(1)。

解題思路

使用 連結串列可以 實現 插入 O(1)，但是 刪除，隨機返回 無法滿足。 使用 普通陣列 可以實現 插入 隨機返回 O(1)，但是 刪除 無法滿足。需要對刪除操作 改變資料結構。 設定 List 儲存 資料value， map<Integer , Integer > 儲存 value -> location 儲存資料 在List的位置。當刪除value時，將 list最後一個元素換到 value的位置，並在map中替換value。最後刪除 map中的value和list的最後一個元素。

code

class RandomizedSet {
    private Map<Integer, Integer> locMap;
    private List<Integer> eleLst;
    Random rand;

    /** Initialize your data structure here. */
    public RandomizedSet() {
        locMap = new HashMap<>();
        eleLst = new ArrayList<>();
        rand = new Random();
    }

    /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
    public boolean insert(int val) {
        if(locMap.containsKey(val)) return false;
        eleLst.add(val);
        locMap.put(val,eleLst.size()-1);
        return true;
    }

    /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
    public boolean remove(int val) {
        if(!locMap.containsKey(val)) return false;        
        
        Integer loc = locMap.get(val);
        Integer tval = eleLst.get(eleLst.size()-1);
        eleLst.set(loc,tval);
        locMap.put(tval,loc);
        locMap.remove(val);
        eleLst.remove(eleLst.size()-1);
        return true;
    }

    /** Get a random element from the set. */
    public int getRandom() {
        
        return eleLst.get(rand.nextInt(eleLst.size()));

    }
}

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