1.题目

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。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/insert-delete-getrandom-o1

2.思路

（1）随机化
思路参考本题官方题解。

3.代码实现（Java）

//思路1————随机化
class RandomizedSet {

    //nums用于存储元素
    List<Integer> nums;
    //indices记录nums中的每个元素(键)以及其在nums中对应的索引(值)
    HashMap<Integer, Integer> indices;
    //定义随机数对象
    Random random;

    public RandomizedSet() {
        //初始化
        nums = new ArrayList<>();
        indices = new HashMap<>();
        random = new Random();
    }
    
    public boolean insert(int val) {
        if (indices.containsKey(val)) {
            //indices中已存在val，故返回false
            return false;
        } else {
            //记录nums的长度，即接下将要插入的元素val的索引
            int index = nums.size();
            //向nums中插入val
            nums.add(val);
            //在indices中记录val在nums中的索引
            indices.put(val, index);
            return true;
        }
    }
    
    public boolean remove(int val) {
        if (!indices.containsKey(val)) {
            //indices中不存在val，故返回false
            return false;
        } else {
            //获取要移除的元素val在nums中的索引
            int valIndex = indices.get(val);
            //获取nums中最后一个元素
            int last = nums.get(nums.size() - 1);
            //set(index, val):替换nums中指定索引的元素
            nums.set(valIndex, last);
            //更新indices中元素last的索引
            indices.put(last, valIndex);
            //移除元素val
            nums.remove(nums.size() - 1);
            //删除indices中val及其索引的记录
            indices.remove(val);
            return true;
        }
    }
    
    public int getRandom() {
        //random.nextInt(nums.size()):生成一个[0~nums.size()-1]之间任意整数
        int randomIndex = random.nextInt(nums.size());
        return nums.get(randomIndex);
    }
}

/**
 * Your RandomizedSet object will be instantiated and called as such:
 * RandomizedSet obj = new RandomizedSet();
 * boolean param_1 = obj.insert(val);
 * boolean param_2 = obj.remove(val);
 * int param_3 = obj.getRandom();
 */