[leetcode]380. Insert Delete GetRandom O(1)设计数据结构,实现存,删,随机取的时间复杂度为O(1)
题目:
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();
思路:肯定是借助java已有的数据结构进行设计,常用的有ArrayList,HashMap,HashSet,能做到随机取数的有前两个,能实现判断和删除O(1)是否包含的是后两个,
而且map想判断的话,数据必须存key,这样就不能取数了。用list取数的时候,必须要知道数据和下标的对应关系,所以可以map和list配合
1 * 没有一个现成的数据结构可以符合要求,但是可以组合使用它们实现,list存数据,map的key存数据,value存数据在list中的下标,
2 * 这样ArrayList可以实现存O(1),删除借助map获取下标,实现O(1),判断重复用map的containsKey方法
3 * 其实insert和remove,map都可以单独实现O(1),不单独用map就是因为无法实现getRandom,因为由于判断重复需要containsKey方法,所以数据必须存key而不是value
4 * 但是随机取数时,map无法取出指定key,所以不能单独用map,随机取数只能用list,随机指定下标而取出数值
5 * getRandom要求知道数据结构的大小,并且存储元素是相邻的
6 public static void main(String[] args) {
7 Q380InsertDeleteGetRandomO1 q = new Q380InsertDeleteGetRandomO1();
8 q.set.insert(0);
9 q.set.insert(1);
10 q.set.remove(0);
11 System.out.println(q.set.list);
12 System.out.println(q.set.map);
13 System.out.println(q.set.getRandom());
14 }
15 class RandomizedSet {
16 HashMap<Integer,Integer> map;
17 ArrayList<Integer> list;
18 /** Initialize your data structure here. */
19 public RandomizedSet() {
20 map = new HashMap();
21 list = new ArrayList<>();
22 }
23
24 /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
25 public boolean insert(int val) {
26 //判断是否包含可以用map或者set,但是set不能存下标
27 if (!map.containsKey(val))
28 {
29 //key存数据,value存它在list中的下标
30 map.put(val,list.size());
31 list.add(val);
32 return true;
33 }
34 else
35 return false;
36 }
37
38 /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
39 public boolean remove(int val) {
40 if (map.containsKey(val))
41 {
42 //删除:要想map中的value不用全部变,只能删除的时候list的下标不全部改变(list默认删除后后边的元素会向前挪),多以采取的方法:
43 //先把list最后一个元素num覆盖到指定位置(借助map获取位置),再删除最后一个元素,然后map修改num的value,再删除val那条数据
44 //最后一个元素
45 int num = list.get(list.size()-1);
46 //覆盖(也可以两个元素交换)
47 list.set(map.get(val),num);
48 //删除最后一个元素
49 list.remove(list.size()-1);
50 //改变num的下标
51 map.put(num,map.get(val));
52 //删除val这条数据
53 map.remove(val);
54 return true;
55 }
56 else
57 return false;
58 }
59
60 /** Get a random element from the set. */
61 public int getRandom() {
62 Random random = new Random();
63 //随机获取下标进行取数
64 return list.get(random.nextInt(list.size()));
65 }
66 }
67
68 /**
69 * Your RandomizedSet object will be instantiated and called as such:
70 * RandomizedSet obj = new RandomizedSet();
71 * boolean param_1 = obj.insert(val);
72 * boolean param_2 = obj.remove(val);
73 * int param_3 = obj.getRandom();
74 */
map和set可不可以组合呢,想了想好像也可以,set只负责判断包含,map的存,删,随机取,都可以O(1),有待验证
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