Java实现 LeetCode 380 常数时间插入、删除和获取随机元素

380. 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();

class RandomizedSet {

    /**
        核心思路是用map记录数组每个值对应的下标，在插入和删除时不需要遍历数组寻找对应的数字下标，从而实现插入O(1)
        由于删除数组中的数据不是O(1),这里将数组中待删除的数字用数组最后一个数字代替，然后size - 1,下次insert的时候将size位置的数字覆盖，从而实现O(1)删除
    **/
    private Map<Integer,Integer> map;
    private List<Integer> list;
    private int size;
    /** Initialize your data structure here. */
    public RandomizedSet() {
        map = new HashMap<>();
        list = new ArrayList<>();
        size = 0;
    }
    
    /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
    public boolean insert(int val) {
        if(map.containsKey(val)){
            return false;
        }else{
            //这里需要用add(index,value)的重载方法，覆盖当前的size位置,这个方法在size == index也可以使用
            //不能使用set(index,value)方法，这个方法会在size == index时直接抛异常
            list.add(size,val);
            map.put(val,size);
            size++;
        }
        return true;
    }
    
    /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
    public boolean remove(int val) {
        if(!map.containsKey(val)){
            return false;
        }else{
            int oldIndex = map.get(val);
            int lastVal = list.get(size - 1);
            list.set(oldIndex,lastVal);
            map.put(lastVal,oldIndex);
            map.remove(val);
            size--;
        }
        return true;
    }
    
    /** Get a random element from the set. */
    public int getRandom() {
        Random ran = new Random();
        return list.get(ran.nextInt(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();
 */