[leetcode] 381. Insert Delete GetRandom O(1) - Duplicates allowed

[leetcode] 381. Insert Delete GetRandom O(1) - Duplicates allowed

Description

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

Note: Duplicate elements are allowed.

insert(val): Inserts an item val to the collection.remove(val): Removes an item val from the collection if present.getRandom: Returns a random element from current collection of elements. The probability of each element being returned is linearly related to the number of same value the collection contains.Example:

// Init an empty collection.RandomizedCollection collection = new RandomizedCollection();// Inserts 1 to the collection. Returns true as the collection did not contain 1.collection.insert(1);// Inserts another 1 to the collection. Returns false as the collection contained 1. Collection now contains [1,1].collection.insert(1);// Inserts 2 to the collection, returns true. Collection now contains [1,1,2].collection.insert(2);// getRandom should return 1 with the probability 2/3, and returns 2 with the probability 1/3.collection.getRandom();// Removes 1 from the collection, returns true. Collection now contains [1,2].collection.remove(1);// getRandom should return 1 and 2 both equally likely.collection.getRandom();

分析

题目的意思是：设计一个数据结构，使得支持上面的insert，remove，getrandom操作。

这是一道hard的题目，还是有一定难度的。要达到O(1)，数组+hash,hash的值存放数组的下标，这里允许重复，所以hash表的值是一个set集合，用以排序。删除的时候，我们先取出一个重复的值的索引，然后在数组的相应位置进行删除，如果是末尾，就直接删除，如果不是末尾，则需要把末尾的值搬到需要删除的位置，然后删除末尾的值。然后更新一下hash相应的索引就行了。注意我们在建立哈希表的映射的时候需要用set而不是普通的vector数组，因为我们每次remove操作后都会移除nums数组的尾元素，如果我们用vector来保存数字的坐标，而且只移出末尾数字的话，有可能出现前面的坐标大小超过了此时nums的大小的情况，就会出错. 所以我们用set对所有的相同数字的坐标进行自动排序，每次把最大位置的坐标移出即可.set作为一个容器也是用来存储同一数据类型的数据类型，并且能从一个数据集合中取出数据，在set中每个元素的值都唯一，而且系统能根据元素的值自动进行排序。应该注意的是set中数元素的值不能直接被改变。

代码

class RandomizedCollection {private: vector nums; unordered_map> m;public: /** Initialize your data structure here. */ RandomizedCollection() { } /** Inserts a value to the collection. Returns true if the collection did not already contain the specified element. */ bool insert(int val) { m[val].insert(nums.size()); nums.push_back(val); return m[val].size()==1; } /** Removes a value from the collection. Returns true if the collection contained the specified element. */ bool remove(int val) { if(m[val].empty()){ return false; } int idx=*m[val].begin(); m[val].erase(idx); if(idx!=nums.size()-1){ int t=nums.back(); nums[idx]=t; m[t].erase(nums.size()-1); m[t].insert(idx); } nums.pop_back(); return true; } /** Get a random element from the collection. */ int getRandom() { return nums[rand()%nums.size()]; }};/** * Your RandomizedCollection object will be instantiated and called as such: * RandomizedCollection obj = new RandomizedCollection(); * bool param_1 = obj.insert(val); * bool param_2 = obj.remove(val); * int param_3 = obj.getRandom(); */

参考文献

​​[LeetCode] Insert Delete GetRandom O(1) - Duplicates allowed 常数时间内插入删除和获得随机数 - 允许重复​​​​C++中set用法详解​​

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