381.时间插入、删除和获取随机元素-允许重复

题目

设计一个支持在平均 时间复杂度 O(1) 下， 执行以下操作的数据结构。

注意: 允许出现重复元素。

1. insert(val)：向集合中插入元素 val。
2. remove(val)：当 val 存在时，从集合中移除一个 val。
3. getRandom：从现有集合中随机获取一个元素。每个元素被返回的概率应该与其在集合中的数量呈线性相关。

示例:

// 初始化一个空的集合。
RandomizedCollection collection = new RandomizedCollection();

// 向集合中插入 1 。返回 true 表示集合不包含 1 。
collection.insert(1);

// 向集合中插入另一个 1 。返回 false 表示集合包含 1 。集合现在包含 [1,1] 。
collection.insert(1);

// 向集合中插入 2 ，返回 true 。集合现在包含 [1,1,2] 。
collection.insert(2);

// getRandom 应当有 2/3 的概率返回 1 ，1/3 的概率返回 2 。
collection.getRandom();

// 从集合中删除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
collection.remove(1);

// getRandom 应有相同概率返回 1 和 2 。
collection.getRandom();

思路

用一个vector保存所有的键。
用一个哈希表保存键和对应的在vector的下标。
插入：在键对应的下标中加入一个
随机获得：生成随机数在vector中获取一个。
删除：
将vector最后一个元素key取出来，key对应的下标end也取出来。
首先把要删除val的元素在vector中的一个位置idx赋给key，之后在哈希表key的下标中删除end，添加上val的下标idx。从val的下标中删除idx即可。
**这里不太明白的事为什么要有if(idx<end) m[keys[idx]].emplace(idx)一句，如果这句换了位置就不对了，一直没明白`

代码

class RandomizedCollection {
public:
    unordered_map<int,unordered_set<int>> m;
    vector<int> keys;

    /** Initialize your data structure here. */
    RandomizedCollection() {

    }
    
    /** Inserts a value to the collection. Returns true if the collection did not already contain the specified element. */
    bool insert(int val) {
        keys.push_back(val);
        if(m.find(val)==m.end()){
            m[val].emplace(int(keys.size()-1));
            return true;
        }else{
            m[val].emplace(int(keys.size()-1));
            return false;
        }
    }
    
    /** Removes a value from the collection. Returns true if the collection contained the specified element. */
    bool remove(int val) {
        if(m.find(val)==m.end()) return false;
        //取得最后一个key对应的下标end，要删除的元素所有下标的第一个        
        int end = keys.size() - 1;
        int idx = *m[val].begin();
        //最后一个key赋值到要删除的位置上，并且最后一个key要删除end这个下标。
        keys[idx] = keys.back();
        m[keys[idx]].erase(end);
        //要删除的元素删除一个下标，如果是最后一个，就把元素从哈细表中删除。
        m[val].erase(idx);
        if(m[val].empty()) m.erase(val);
        //如果删除元素的下标不是最后一个，就把删除的下标赋给原来最后一个key。
        if(idx<end) m[keys[idx]].emplace(idx);

        keys.pop_back();
        return true;
    }
    
    /** Get a random element from the collection. */
    int getRandom() {
        return keys[rand()%keys.size()];
    }
};

/**
 * Your RandomizedCollection object will be instantiated and called as such:
 * RandomizedCollection* obj = new RandomizedCollection();
 * bool param_1 = obj->insert(val);
 * bool param_2 = obj->remove(val);
 * int param_3 = obj->getRandom();
 */