2021-08-19 380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素（哈希表+动态数组）

本文主要是介绍2021-08-19 380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素（哈希表+动态数组），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

注：

题目：
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();

题解：
解题思路
觉得有点用的盆友们点个赞呗（创作不易，卑微求赞

直接说重点，本题的核心思想是利用动态数组的下标索引实现常数时间内的插入和随机元素的访问，再利用哈希表实现常数时间的删除操作。
在这里插入图片描述

1. 插入元素 insert(val)
将元素放入vector中，使用push_back(val)函数。
把元素和下标一起放入哈希表，使用hash[val] = dyArray.size() - 1.

2. 删除元素 remove(val)
如果直接在vector中删除某个元素，会引起后续元素的大幅度移动，从而导致对hash进行大量的修改。

为了实现常量时间，我们选择将要删除的元素调换到最后一位，再使用vector的pop_back()方法进行删除。

这里需要注意，要同步修改哈希表中的元素！使用erase(val) 删除元素的键值对，同时还要修改原先在最后一位，被调换到前面的元素的对应下标！
在这里插入图片描述

3. 随机返回 getRandom()
直接产生随机数，对vector.size()取模，就可以得到从 0 到 size-1 的随机数了！

复杂度分析
时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(n)

class RandomizedSet {
public:vector<int> nums;map<int,int> num_index;/** Initialize your data structure here. */RandomizedSet() {}/** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */bool insert(int val) {if(num_index.count(val)==1){return false;}else{num_index[val]=nums.size();nums.push_back(val);}return true;}/** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */bool remove(int val) {if(num_index.count(val)==0){return false;}else{int index=num_index[val];int maxindex=nums.size()-1;nums[index]=nums[maxindex];num_index[nums[index]]=index;nums.pop_back();num_index.erase(val);}return true;}/** Get a random element from the set. */int getRandom() {int index=rand()%(nums.size());return nums[index];}
};/*** 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();*/