LeetCode380 常数时间插入、删除和获取随机元素
题目要求
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。
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();
分析:
查找最快的数据结构为列表或者hash表,分别按照角标或者内容查找。
删除元素hash表时间复杂度为常数时间,但是列表则为线性时间,本题需要做特殊处理,对于要删除的元素采用交换到末尾的策略,然后删除末尾元素再更新对应的hash表。
代码:
class RandomizedSet {
public:
/** Initialize your data structure here. */
RandomizedSet() {
}
/** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
bool insert(int val) {
if(hashMap.find(val) != hashMap.end()) {
return false;
}
vec.push_back(val);
hashMap[val] = vec.size()-1;
return true;
}
/** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
bool remove(int val) {
if(hashMap.find(val) == hashMap.end()) {
return false;
}
int index = hashMap.find(val) -> second;
if(index == vec.size() - 1) {
vec.pop_back();
hashMap.erase(val);
}else {
hashMap[vec[vec.size()-1]] = index;
swap(vec[index], vec[vec.size() - 1]);
vec.pop_back();
hashMap.erase(val);
}
return true;
}
/** Get a random element from the set. */
int getRandom() {
if(!vec.size()) {
return -1;
}
int index = rand() % vec.size();
return vec[index];
}
private:
unordered_map<int, int> hashMap;
vector<int> vec;
};
/**
* 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();
*/
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