【LeetCode: 380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 + 数据结构设计】

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🚀 算法题 🚀

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🍔 目录

- 🚩 题目链接
- ⛲ 题目描述
- 🌟 求解思路&实现代码&运行结果
- - ⚡ 数据结构设计
  - - 🥦 求解思路
    - 🥦 实现代码
    - 🥦 运行结果
- 💬 共勉

🚩 题目链接

380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

⛲ 题目描述

实现RandomizedSet 类：

RandomizedSet() 初始化 RandomizedSet 对象
bool insert(int val) 当元素 val 不存在时，向集合中插入该项，并返回 true ；否则，返回 false 。
bool remove(int val) 当元素 val 存在时，从集合中移除该项，并返回 true ；否则，返回 false 。
int getRandom() 随机返回现有集合中的一项（测试用例保证调用此方法时集合中至少存在一个元素）。每个元素应该有相同的概率被返回。
你必须实现类的所有函数，并满足每个函数的平均时间复杂度为 O(1) 。

示例：

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

解释
RandomizedSet randomizedSet = new RandomizedSet();
randomizedSet.insert(1); // 向集合中插入 1 。返回 true 表示 1 被成功地插入。
randomizedSet.remove(2); // 返回 false ，表示集合中不存在 2 。
randomizedSet.insert(2); // 向集合中插入 2 。返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
randomizedSet.getRandom(); // getRandom 应随机返回 1 或 2 。
randomizedSet.remove(1); // 从集合中移除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [2] 。
randomizedSet.insert(2); // 2 已在集合中，所以返回 false 。
randomizedSet.getRandom(); // 由于 2 是集合中唯一的数字，getRandom 总是返回 2 。

提示：

-231 <= val <= 231 - 1
最多调用 insert、remove 和 getRandom 函数 2 * 105 次
在调用 getRandom 方法时，数据结构中至少存在一个元素。

🌟 求解思路&实现代码&运行结果

⚡ 数据结构设计

🥦 求解思路

根据题目的要求来设计一个新的数据结构，主要使用到的类有Set，用来快速的判断某一个元素是否存在，当然，使用Map也是可以的。ArrayList来记录结果，方便通过Random.nextInt()生成一个指定范围的下标，然后返回。注意：这个指定的范围是此时ArrayList集合中元素的个数。
有了基本的思路，接下来我们就来通过代码来实现一下。

🥦 实现代码

class RandomizedSet {

    private HashSet<Integer> set;

    private ArrayList<Integer> res;

    private Random random;

    public RandomizedSet() {
        set = new HashSet<>();
        res = new ArrayList<>();
        random = new Random();
    }

    public boolean insert(int val) {
        if (!set.contains(val)) {
            set.add(val);
            res.add(val);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public boolean remove(int val) {
        if (set.contains(val)) {
            set.remove(val);
            res.remove((Object) val);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public int getRandom() {
        int randomIndex = random.nextInt(res.size());
        return res.get(randomIndex);
    }
}

/**
 * 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();
 */