leetcode刷题记录-380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素

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前言

今天的题目为中等,题目的重点在于 O(1) 的时间复杂度,既然对数组进行操作还要求 O(1) 的时间复杂度,那么就是只能牺牲空间来存放数据,以空间换时间。

每日一题

今天的题目是 380. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素,难度为中等

  • 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。

题解

哈希表

题目的重点在于 O(1) 的时间复杂度,存在数组的增删却只需要 O(1) 的时间复杂度,第一时间想到用空间来换时间,把数组的每一项都存入一个哈希表,这样在查找数组的操作就变成了判断哈希表中存不存在,并且我们可以在哈希表中存下数组当前的下标,这样获取到哈希表的同时就可以根据下标找到在数组当前的哪个位置

  1. 新增方法,新增元素的方法就是先判断哈希表中是否已经存在这个元素,不存在则加入数组和哈希表,存在则返回false

  2. 移出方法,移出方法是这道题的一个重点,本来想用 splice 函数来操作,但是发现这个函数是 O(n) 的一个时间复杂度,那就不可行。最后是通过移动数组的方式来实现删除,比如说我们要删除索引为 2 这个位置的数组,就将最后一位和它进行互换,然后删除掉数组的最后一位,这样的好处是不仅满足了时间复杂度,而且因为删除的是最后一个数,不会影响到前面的下标,缺点就是会打乱数组,但是题目并没有要求数组的排序问题。

  3. 随机数方法,比较简单,通过随机数函数 Math.random() 获取数组长度中的某一项返回即可。

class RandomizedSet {
    constructor() {
        this.map = new Map()
        this.arr = []
    }
    insert(number) {
        if(this.map.has(number)){
            return false
        }
        this.arr.push(number)
        this.map.set(number,this.arr.length-1)
        return true
    }
    remove(number) {
        if(!this.map.has(number)){
           return false
        }
        let n =  this.arr[this.arr.length-1]
        let index = this.map.get(number)
        this.arr[index] = n  
        this.arr.pop()
        this.map.set(n, index)
        this.map.delete(number)
        return true
    }
    getRandom(){
        const randomIdx = Math.floor(Math.random() * this.arr.length);
        return this.arr[randomIdx];
    };
}

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