LeetCode 380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素（C++）

思路
要实现时间复杂度为O(1)的定位和删除可以通过数组来实现数组可以高效进行增添元素但对于删除元素可以将指定位置元素与末尾元素进行交换再删除对于数组中指定元素的定位通过哈希表来记录数组中每个元素的位置实现
原题链接https://leetcode.cn/problems/insert-delete-getrandom-o1/description/?favorite=2ckc81c

1.题目如下

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

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

-231 <= val <= 231 - 1
最多调用 insert、remove 和 getRandom 函数 2 * 105 次
在调用 getRandom 方法时数据结构中 至少存在一个 元素。

2.代码如下

class RandomizedSet {
private:
// 哈希表+数组实现
/*
    哈希表能够帮助数组实现元素的定位等操作且时间复杂度0(1)
*/
    vector<int> nums;
    unordered_map<int, int> mapTemp;
public:
    RandomizedSet() {
        
    }
    
    //使用push_back插入用哈希表来记录元素在nums中的位置
    bool insert(int val) {
        if (mapTemp.count(val)) {
            return false;
        }
        int index = nums.size();
        nums.push_back(val);
        mapTemp[val] = index;
        return true;
    }
    
    //为了满足时间复杂度要求先替换尾元素和选定元素的位置再直接pop_back()实现删除
    bool remove(int val) {
        if (!mapTemp.count(val)) {
            return false;
        }
        int idx=mapTemp[val];
        //直接替换数组中指定位置和末尾的元素并且pop_back()
        int lastNum=nums.back();
        nums[idx]=lastNum;
        mapTemp[lastNum]=idx;
        nums.pop_back();
        mapTemp.erase(val);
        return true;
    }
    
    int getRandom() {
        // rand()产生0——nums.size()的随机整数
        int randomIndex = rand()%nums.size();
        return nums[randomIndex];
    }
};

/**
 * 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();
 */