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380. 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：
-2^31 <= val <= 2^31 - 1- 最多调用
insert、remove和getRandom函数2 * 10^5次 - 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
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：
- 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。
- 删除同理。
- 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。
