199 - 380 常数时间插入、删除和获取随机元素

题目

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。

1. insert(val)：当元素 val 不存在时，向集合中插入该项。

2. remove(val)：元素 val 存在时，从集合中移除该项。

3. getRandom：随机返回现有集合中的一项。每个元素应该有相同的概率被返回。

示例 :

// 初始化一个空的集合。 RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();

// 向集合中插入 1 。返回 true 表示 1 被成功地插入。 randomSet.insert(1);

// 返回 false ，表示集合中不存在 2 。 randomSet.remove(2);

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

// getRandom 应随机返回 1 或 2 。 randomSet.getRandom();

// 从集合中移除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [2] 。 randomSet.remove(1);

// 2 已在集合中，所以返回 false 。 randomSet.insert(2);

// 由于 2 是集合中唯一的数字，getRandom 总是返回 2 。 randomSet.getRandom();

解答

我咋感觉只能用哈希表来做呢。。

https://leetcode.com/problems/insert-delete-getrandom-o1/discuss/85397/Simple-solution-in-Python

这个算法是要维护一个数组、一个哈希表。value存的是在这个数字在数组中对应的index。遇到要删除的时候，就把这个数字和最后一个数字互换，然后pop一下数组即可。

class RandomizedSet:

    def __init__(self):
        """
        Initialize your data structure here.
        """
        self.nums, self.pos = [], {}

    def insert(self, val: int) -> bool:
        """
        Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element.
        """
        if val in self.pos:
            return False
        self.nums.append(val)
        self.pos[val] = len(self.nums) - 1
        return True

    def remove(self, val: int) -> bool:
        """
        Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element.
        """
        if val not in self.pos:
            return False
        idx, last = self.pos[val], self.nums[-1]
        self.nums[idx], self.pos[last] = last, idx
        self.nums.pop()
        self.pos.pop(val, 0)
        return True

    def getRandom(self) -> int:
        """
        Get a random element from the set.
        """
        return self.nums[random.randint(0, len(self.nums)-1)]

Runtime: 108 ms, faster than 41.44% of Python3 online submissions for Insert Delete GetRandom O(1).

Memory Usage: 16.8 MB, less than 83.33% of Python3 online submissions for Insert Delete GetRandom O(1).