Question

剑指 Offer II 030. 插入、删除和随机访问都是 O(1) 的容器

题目描述

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 不存在时返回 true ，并向集合中插入该项，否则返回 false 。
• remove(val)：当元素 val 存在时返回 true ，并从集合中移除该项，否则f返回 true 。
• 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 :

输入: inputs = ["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 randomSet = new RandomizedSet();  // 初始化一个空的集合
randomSet.insert(1); // 向集合中插入 1 ， 返回 true 表示 1 被成功地插入

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

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

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

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

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

randomSet.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
• 最多进行2 * 105 次 insert ， remove 和 getRandom 方法调用
• 当调用 getRandom 方法时，集合中至少有一个元素

 

注意：本题与主站 380 题相同：https://leetcode.cn/problems/insert-delete-getrandom-o1/

解法

方法一

class RandomizedSet:
  def __init__(self):
    """
    Initialize your data structure here.
    """
    self.a = []
    self.m = {}

  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.m:
      return False
    self.m[val] = len(self.a)
    self.a.append(val)
    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 in self.m:
      idx = self.m[val]
      self.a[idx], self.a[-1] = self.a[-1], self.a[idx]
      self.m[self.a[idx]] = idx
      self.a.pop()
      del self.m[val]
      return True
    return False

  def getRandom(self) -> int:
    """
    Get a random element from the set.
    """
    return random.choice(self.a)


# Your RandomizedSet object will be instantiated and called as such:
# obj = RandomizedSet()
# param_1 = obj.insert(val)
# param_2 = obj.remove(val)
# param_3 = obj.getRandom()

class RandomizedSet {
  private final Map<Integer, Integer> m;
  private final List<Integer> a;

  /** Initialize your data structure here. */
  public RandomizedSet() {
    this.m = new HashMap<>();
    this.a = new ArrayList<>();
  }

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

  /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
  public boolean remove(int val) {
    if (this.m.containsKey(val)) {
      int idx = this.m.get(val), last = this.a.size() - 1;
      Collections.swap(this.a, idx, last);
      this.m.put(this.a.get(idx), idx);
      this.a.remove(last);
      this.m.remove(val);
      return true;
    }
    return false;
  }

  /** Get a random element from the set. */
  public int getRandom() {
    return this.a.get(ThreadLocalRandom.current().nextInt(this.a.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();
 */

class RandomizedSet {
  unordered_map<int, int> mp;
  vector<int> nums;

public:
  RandomizedSet() {
  }

  bool insert(int val) {
    if (mp.count(val))
      return false;

    mp[val] = nums.size();
    nums.push_back(val);
    return true;
  }

  bool remove(int val) {
    if (!mp.count(val))
      return false;

    int removeIndex = mp[val];
    nums[removeIndex] = nums.back();
    mp[nums.back()] = removeIndex;

    mp.erase(val);
    nums.pop_back();
    return true;
  }

  int getRandom() {
    return nums[rand() % nums.size()];
  }
};

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