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380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

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chuckQu
发布2022-08-19 15:03:15
3350
发布2022-08-19 15:03:15
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文章被收录于专栏:前端F2E

380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

力扣题目链接

实现RandomizedSet 类:

  • RandomizedSet() 初始化 RandomizedSet 对象
  • bool insert(int val) 当元素 val 不存在时,向集合中插入该项,并返回 true ;否则,返回 false 。
  • bool remove(int val) 当元素 val 存在时,从集合中移除该项,并返回 true ;否则,返回 false 。
  • int getRandom() 随机返回现有集合中的一项(测试用例保证调用此方法时集合中至少存在一个元素)。每个元素应该有 相同的概率 被返回。

你必须实现类的所有函数,并满足每个函数的 平均 时间复杂度为 O(1) 。

示例:

代码语言:javascript
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输入
["RandomizedSet", "insert", "remove", "insert", "getRandom", "remove", "insert", "getRandom"]
[[], [1], [2], [2], [], [1], [2], []]
输出
[null, true, false, true, 2, true, false, 2]

解释
RandomizedSet randomizedSet = new RandomizedSet();
randomizedSet.insert(1); // 向集合中插入 1 。返回 true 表示 1 被成功地插入。
randomizedSet.remove(2); // 返回 false ,表示集合中不存在 2 。
randomizedSet.insert(2); // 向集合中插入 2 。返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
randomizedSet.getRandom(); // getRandom 应随机返回 1 或 2 。
randomizedSet.remove(1); // 从集合中移除 1 ,返回 true 。集合现在包含 [2] 。
randomizedSet.insert(2); // 2 已在集合中,所以返回 false 。
randomizedSet.getRandom(); // 由于 2 是集合中唯一的数字,getRandom 总是返回 2

提示:

  • -2^31 <= val <= 2^31 - 1
  • 最多调用 insertremovegetRandom 函数 2 * 10^5
  • 在调用 getRandom 方法时,数据结构中 「至少存在一个」 元素。

思路:

根据题目要求,需要在O(1)的复杂度内实现增删和获取随机。本题既可以使用散列也可以使用集合来实现。

这里使用集合来实现。由于集合原生提供了添加、删除、判断存在的API,因此增删是很容易实现的。核心是返回随机值。这里可以通过调用Set上的size属性来获取集合的大小,然后随机得到一个大小范围内的下标值,获取随机值并返回即可。

Set

代码语言:javascript
复制
var RandomizedSet = function() {
    this.set = new Set();
};

/** 
 * @param {number} val
 * @return {boolean}
 */
RandomizedSet.prototype.insert = function(val) {
    if (this.set.has(val)) return false;
    this.set.add(val);
    return true;
};

/** 
 * @param {number} val
 * @return {boolean}
 */
RandomizedSet.prototype.remove = function(val) {
    if (!this.set.has(val)) return false;
    this.set.delete(val);
    return true;
};

/**
 * @return {number}
 */
RandomizedSet.prototype.getRandom = function() {
    let random = Math.floor(Math.random() * this.set.size);
    return [...this.set][random];
};

/**
 * Your RandomizedSet object will be instantiated and called as such:
 * var obj = new RandomizedSet()
 * var param_1 = obj.insert(val)
 * var param_2 = obj.remove(val)
 * var param_3 = obj.getRandom()
 */

我们来依次分析下代码:

  1. 插入的逻辑就是按照题目给出的逻辑来处理,存在返回false,不存在添加后返回true。
  2. 删除同理。
  3. 重点是返回随机的元素,要确保每个元素都是同等概率被返回。这里的做法是使用集合的长度与[0, 1)的随机值进行相乘,并向下取整。这样做之后,结果的范围是[0, length) 。然后将集合展开成数组,并通过随机下标进行访问。因为数组的下标值是[0, length - 1] ,而随机下标刚好是不包括length的,因此可以确保每个值都被随机访问。

总结

本题考查Set集合的特性,难度系数中等。

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原始发表:2022-04-18,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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