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。
1.insert(val)：当元素 val 不存在时，向集合中插入该项。
2.remove(val)：元素 val 存在时，从集合中移除该项。
3.getRandom：随机返回现有集合中的一项。每个元素应该有相同的概率被返回。
示例 :
// 初始化一个空的集合。
RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();
// 向集合中插入 1 。返回 true 表示 1 被成功地插入。
randomSet.insert(1);
// 返回 false ，表示集合中不存在 2 。
randomSet.remove(2);
// 向集合中插入 2 。返回 true 。集合现在包含 [1,2] 。
randomSet.insert(2);
// getRandom 应随机返回 1 或 2 。
randomSet.getRandom();
// 从集合中移除 1 ，返回 true 。集合现在包含 [2] 。
randomSet.remove(1);
// 2 已在集合中，所以返回 false 。
randomSet.insert(2);
// 由于 2 是集合中唯一的数字，getRandom 总是返回 2 。
randomSet.getRandom();
一个非常牛逼的算法：
此题的正确解法是利用到了一个一维数组和一个 HashMap，其中数组用来保存数字，HashMap 用来建立每个数字和其在数组中的位置之间的映射。
- 插入操作——先看这个数字是否已经在 HashMap 中存在，如果存在的话直接返回 false，不存在的话，将其插入到数组的末尾，然后建立数字和其位置的映射（map的第一个参数是元素的值，第二个参数是该值在数组中的下标）
- 删除操作——比较 tricky 的，还是要先判断其是否在 HashMap 里，如果没有，直接返回 false。由于 HashMap 的删除是常数时间的，而数组并不是，为了使数组删除也能常数级，实际上将要删除的数字和数组的最后一个数字调换个位置，然后修改对应的 HashMap 中的值，这样只需要删除数组的最后一个元素即可，保证了常数时间内的删除
- 返回随机数——对于数组来说就很简单了，只要随机生成一个位置，返回该位置上的数字即可
作者：d__wade
链接：https://leetcode-cn.com/problems/insert-delete-getrandom-o1/solution/fen-xiang-yi-ge-you-xiu-de-suan-fa-hashsethe-shu-z/
来源：力扣（LeetCode）
代码
class RandomizedSet {
public:
vector<int> nums;
unordered_map<int, int> m;
/** Initialize your data structure here. */
RandomizedSet() {
}
/** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
bool insert(int val) {
if (m.count(val)) return false;
nums.push_back(val);
m[val] = nums.size() - 1;
return true;
}
/** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
bool remove(int val) {
if (!m.count(val)) return false;
int last = nums.back(); //last为数组中最后一个值
m[last] = m[val];
nums[m[val]] = last; //数组最后一个值给数组中要删除的值
nums.pop_back();
m.erase(val);
return true;
}
/** Get a random element from the set. */
int getRandom() {
return nums[rand() % nums.size()];
}
};