Insert Delete GetRandom O(1)
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
如果不限制复杂度,那么只要有一个List就可以了,然而list.contains()方法实在是效率不高,由于O(1)的限制,我们就需要一个hashmap来存放集合中的数值,判断是否存在也是靠hashmap。
解法就是 利用hashmap存放数值及其在list中的存放下标,list则单纯存放数值。
要注意当删除元素时,我们要将list末尾元素调整到删除的元素位置,否则list自动排列,又无法满足O(1)。
代码
class RandomizedSet {
List<Integer> list;
int num;
Map<Integer,Integer> map;
/** Initialize your data structure here. */
public RandomizedSet() {
list = new ArrayList<>();
num = 0;
map = new HashMap<>();
}
/** 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{
list.add(num,val);
map.put(val,num++);
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 if(num == 0){
map.remove(val);
return true;
}else{
int removedIndex = map.get(val);
int lastElement = list.get(num-1);
map.put(lastElement,removedIndex);
list.set(removedIndex,lastElement);
num--;
map.remove(val);
return true;
}
}
/** Get a random element from the set. */
public int getRandom() {
Random random = new Random();
return list.get(random.nextInt(num));
}
}
/**
* 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();
*/