2019-11-27 常数时间插入、删除和获取随机元素

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();

注意

1、c++的类体中，方法以外的区域不允许有初始化，简单类型是可以的，但是有构造函数的复杂对象则不行了，比如int对象！也可以手动调用reverse分配空间。

class C{
private:
    vector<int> v(9);  //error,expected identifier before numeric constant
public:
void test(){}
};

2、C++产生随机数的函数，srand和rand。当程序连续需要调用随机数时，不要每次都按照时钟定义随机数种子，这样会使得其反，由于程序运行很快毫秒级，使得每次设置的种子都一样，导致每次生成所有的随机数都一样，从而无法通过！！！

一般推荐写成：srand((unsigned)time(NULL));或者srand((unsigned)time(0));

关于time_t time(0)：
time_t被定义为长整型，它返回从1970年1月1日零时零分零秒到目前为止所经过的时间，单位为秒。

C++1

class RandomizedSet {
private:
    vector<int> v; //存放数字
    map<int, int> m; //存放数字和下标的映射
    int index;
    int flag;
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    RandomizedSet() {
        v.reserve(10000); //分配足够大的空间，不然报错：AddressSanitizer: heap-buffer-overflow on address 0x602000000114 at pc 0x000000416046 bp 0x7ffd7453cd20 sp 0x7ffd7453cd18
        index = 0; //v的大小
        flag = 1;
    }
    
    /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
    bool insert(int val) {
        if(m.count(val)>0){
            return false;
        }else{
            if(flag == 1){
                v.push_back(val);
                flag = 0;
            }else{
                v[index] = val;
            }
            
            m.insert(make_pair(val, index++));
            return true;
        }
    }
    
    /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
    bool remove(int val) {
        if(m.count(val)>0){
            int t = v[index-1]; //数组末尾的值
            m[t] = m[val];
            v[m[val]] = t;
            m.erase(val);
            index--;
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
    
    /** Get a random element from the set. */
    int getRandom() {
        //srand((int)time(0));  // 如果是用这个函数定义随机种子，由于测试时会一直运行getRandom函数，导致每次选出的结果都一样，从而失败
        int num = rand()%index;
        return v[num];
    }
};

/**
 * 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();
 */