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LeetCode: 381. O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复

1、题目描述

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。

  • insert(val):向集合中插入元素 val
  • remove(val):当 val 存在时,从集合中移除一个 val
  • 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();

2、解题思路

  • 使用字典统计数量
  • 使用集合保存元素,每次从集合中取样
from collections import defaultdict
import random


class RandomizedCollection:

    def __init__(self):
        """
        Initialize your data structure here.
        """
        self.data = set()
        self.count = defaultdict(int)

    def insert(self, val: int) -> bool:
        """
        Inserts a value to the collection. Returns true if the collection did not already contain the specified element.
        """

        self.data.add((val, self.count[val]))
        self.count[val] += 1
        return self.count[val] - 1 == 0

    def remove(self, val: int) -> bool:
        """
        Removes a value from the collection. Returns true if the collection contained the specified element.
        """
        if self.count[val] > 0:
            self.count[val] -= 1
            self.data.remove((val, self.count[val]))
            return True
        return False

    def getRandom(self) -> int:
        """
        Get a random element from the collection.
        """
        return random.sample(self.data, 1)[0][0]


# Your RandomizedCollection object will be instantiated and called as such:
# obj = RandomizedCollection()
# param_1 = obj.insert(val)
# param_2 = obj.remove(val)
# param_3 = obj.getRandom()