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一、题目
leetcode O(1) 时间插入、删除和获取随机元素
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。
二、题解
需要实现类的各个方法并且时间复杂度要求为O(1)。
方法一
主要的是要实现O(1)的时间复杂度，我们可以考虑Java的一些集合的特点，使用这些集合就可以完美达到要求。首先list数组集合是可以让我们达到O(1)的时间复杂度来获取元素的，那么我们可以使用list集合来存储元素，但是无法使用O(1)的时间复杂度来判断是否存在某个元素。所以需要使用另外的办法来判断是否存在元素，可以看看hash集合刚好可以用来判断元素是否存在，然后我们还需要Random类来获取随机元素。执行insert时判断val值如果存在与hash集合中直接返回false，否则往hash表插入元素记录下标，并且nums集合存储上val值。执行remove时判断val值如果存在与hash集合中直接返回false，否则得要删除val元素，先获取hash集合中val的下标index以及nums集合的最后一个元素num，然后将nums集合中index下标的元素更新为num（这样就相当于删除了nums集合中的元素val），然后还得吧nums集合最后一个元素删除，以及hash集合中对应的元素，这样就达到了O(1)的时间复杂度来删除元素，最后获取随机元素的我们就使用Random在nums元素大小的范围内随机取其中一个元素即可。
三、代码
方法一 Java代码
class RandomizedSet {
List<Integer> nums;
Map<Integer, Integer> map;
Random random;
public RandomizedSet() {
nums = new ArrayList<Integer>();
map = new HashMap<Integer, Integer>();
random = new Random();
}
public boolean insert(int val) {
if (map.containsKey(val)) {
return false;
}
map.put(val, nums.size());
nums.add(val);
return true;
}
public boolean remove(int val) {
if (!map.containsKey(val)) {
return false;
}
int index = map.get(val);
int num = nums.get(nums.size() - 1);
nums.set(index, num);
map.put(num, index);
nums.remove(nums.size() - 1);
map.remove(val);
return true;
}
public int getRandom() {
return nums.get(random.nextInt(nums.size()));
}
}
时间复杂度：O(1)，利用哈希表判断是否存在元素、利用数组集合更新获取元素的时间复杂度都是O(1)。
空间复杂度：O(n)，需要使用一个哈希表与一个数组存储元素。
