380-Insert-Delete-GetRandom-O(1)
0x0 题目详情
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。 insert(val):当元素 val 不存在时,向集合中插入该项。 remove(val):元素 val 存在时,从集合中移除该项。 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。
测试用例:
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();
0x1 解题思路
这道题需要通过维护两个哈希表实现。一张是元素和未插入时对应size,一张是size大小和其对应的元素。下标就是当前插入的位置。为size。
class RandomizedSet {
Map<Integer,Integer> keyIndexMap;
Map<Integer,Integer> indexKeyMap;
int size;
....
}
当插入元素时,更新俩张哈希表,并更新size。删除元素时,因为我们要随机选取元素,不同的size对应不同的元素,一旦中间的元素被移除了,在0~size-1范围内就会出现size存在,对应元素不存在的情况。所以为了避免这种情况,我们每删除一个元素后,就拿最后一个元素填充到被删除的位置,并更新size,这样就满足了随机获取的元素的要求。
0x2 代码实现
class RandomizedSet {
Map<Integer,Integer> keyIndexMap;
Map<Integer,Integer> indexKeyMap;
int size;
/** Initialize your data structure here. */
public RandomizedSet() {
keyIndexMap=new HashMap<>();
indexKeyMap=new HashMap<>();
size=0;
}
/** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
public boolean insert(int val) {
if(keyIndexMap.containsKey(val)){
return false;
}
//一个size对应一个元素
keyIndexMap.put(val,size);
indexKeyMap.put(size,val);
size++;
return true;
}
/** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
public boolean remove(int val) {
if(!keyIndexMap.containsKey(val)){
return false;
}
int deleteIndex=keyIndexMap.get(val);
int lastKey=indexKeyMap.get(size-1);
//将最后一个位置上的元素填充被删除的位置
keyIndexMap.put(replaceKey,deleteIndex);
indexKeyMap.put(deleteIndex,lastKey);
keyIndexMap.remove(val);
indexKeyMap.remove(size-1);
size--;
return true;
}
/** Get a random element from the set. */
public int getRandom() {
if(this.size==0){
return -1;
}
//获取的随机数在[0,size)范围内
int random=(int)(Math.random()*(this.size));
return this.indexKeyMap.get(random);
}
}
0x3 课后总结
答案是抄的,没什么好说的。
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