657. Insert Delete GetRandom O(1

Description

Design a data structure that supports all following operations in average O(1) time.

insert(val): Inserts an item val to the set if not already present.

remove(val): Removes an item val from the set if present.

getRandom: Returns a random element from current set of elements. Each element must have the same probability of being returned.

Example

// Init an empty set.

RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();

// Inserts 1 to the set. Returns true as 1 was inserted successfully.

randomSet.insert(1);

// Returns false as 2 does not exist in the set.

randomSet.remove(2);

// Inserts 2 to the set, returns true. Set now contains [1,2].

randomSet.insert(2);

// getRandom should return either 1 or 2 randomly.

randomSet.getRandom();

// Removes 1 from the set, returns true. Set now contains [2].

randomSet.remove(1);

// 2 was already in the set, so return false.

randomSet.insert(2);

// Since 2 is the only number in the set, getRandom always return 2.

思路：

开始想只用hash map来解决问题，但是最后一个random的无法实现，set()也是一样，然后答案巧妙的结合了数组和hash_map， 因为数组正常的删除是O（1-n)的复杂度， 当删除的是最后一个的时候就是O(1)的复杂度， 这样可以通过交换要删除的对象和最后一个值实现（其实不需要真正的交换，只要将待删除的值替换成数组末尾值，然后直接删除掉数组末尾就可以）。

使用数组来保存当前集合中的元素，同时用一个hashMap来保存数字与它在数组中下标的对应关系。

插入操作时：

若已存在此元素返回false

不存在时将新的元素插入数组最后一位，同时更新hashMap。

删除操作时：

若不存在此元素返回false

存在时先根据hashMap得到要删除数字的下标，再将数组的最后一个数放到需要删除的数的位置上，删除数组最后一位，同时更新hashMap。

获取随机数操作时：

根据数组的长度来获取一个随机的下标，再根据下标获取元素。

代码：