LeetCode 380. Insert Delete GetRandom O(1)

问题描述：

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

1. insert(val): Inserts an item val to the set if not already present.
2. remove(val): Removes an item val from the set if present.
3. 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.randomSet.getRandom();

问题描述：设计一个类，其中插入，删除，随机值都是O(1)的复杂度。

随机插入，先检查值是否存在。需要实现O（1）所以必须是Hash 来实现。删除也一样。

第三个条件随机一个数，所有的数随机到的概率是相同的。数需要被存在在Array中。

所以使用一个ArrayList来存放value，然后使用一个HashMap来存放value-index的map。

这就带来了一个新的问题，删除一个数，需要做到O(1).正常的删除需要移位，复杂度是O(n).这里有一个小技巧：将array尾部的值换到被删除value的位置上，然后删除尾部的值。

代码如下：

class RandomizedSet {     private Map<Integer, Integer> valueIndexMap;     private List<Integer> valueList;     private Random random = new Random();    /** Initialize your data structure here. */    public RandomizedSet() {        valueIndexMap = new HashMap<Integer, Integer>();        valueList = new ArrayList<Integer>();    }       public boolean insert(int val) {        if (valueIndexMap.containsKey(val)) {            return false;        }        int index = valueList.size();        valueList.add(index, val);        valueIndexMap.put(val, index);        return true;    }    /**     * 删除一个元素,正常的做法需要移动位置,可以固定的删除最后一位,然后将最后一位和删除的额位置调换     */    public boolean remove(int val) {         if (!valueIndexMap.containsKey(val)) {            return false;        }        Integer index = valueIndexMap.get(val);        int lastIndex = valueList.size() - 1;        if (index != (lastIndex)) {            Integer lastValue = valueList.get(lastIndex);            valueList.set(index, lastValue);            valueIndexMap.put(lastValue, index);// 修改最后一位的数值        }        valueList.remove(lastIndex);        valueIndexMap.remove(val);        return true;    }    /**     * 下一个随机数     */    public int getRandom() {        return valueList.get(random.nextInt(valueList.size()));    }}