oracale delete 返回-2_算法面试题——set常数时间内实现add、delete、has

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我是靠谱客的博主清脆网络，最近开发中收集的这篇文章主要介绍oracale delete 返回-2_算法面试题——set常数时间内实现add、delete、has，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

set是ES6当中一个新的数据结构，set类似于数组，内部元素可以是基础类型，或者是对象，但是必须是唯一的。

对于set，如果想模拟实现它的add、delete、has方法，可以使用一个内部array来保存数据：indexOf来返回是否has某个元素；add新元素的时候使用indexOf查找元素是否已经存在，再决定是否插入；delete的时候，也是使用indexOf来找到元素的index，然后使用splice方法删除。

不过indexOf的时间复杂度是O(n)。那么有没有O(1)时间复杂度的模拟方法呢？

最近发现leetcode有道380. Insert Delete GetRandom O(1)。这不就是模拟了set的add、delete、has么？

题目阅读

首先看leetcode这道题的题目：

Design a data structure that supports all following operations in average O(1) time.
insert(val): Inserts an item val to the set if not already present.
remove(val): Removes an item val from the set if present.
getRandom: Returns a random element from current set of elements. 
Each element must have the same probability of being returned.
Example:
// Init an empty set. RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();  
// Inserts 1 to the set. Returns true as 1 was inserted successfully. randomSet.insert(1);  
// Returns false as 2 does not exist in the set. randomSet.remove(2);  
// Inserts 2 to the set, returns true. Set now contains [1,2]. randomSet.insert(2);  
// getRandom should return either 1 or 2 randomly. randomSet.getRandom();  
// Removes 1 from the set, returns true. Set now contains [2]. randomSet.remove(1);  
// 2 was already in the set, so return false. randomSet.insert(2);  
// Since 2 is the only number in the set, getRandom always return 2. randomSet.getRandom();

要求常数时间内插入、删除和获取随机数。前两个要求不就是set的add和delete么？这道题的实现方法很有趣，因此，拿出来和大家分享一下。

那我们看看这道题的解法是什么：

解题

首先是这个set的初始化，我们要使用一个数组this.set来保存插入set的元素，然后，关键来了，我们还需要一个Map类型的变量来保存数组每个元素的index。

/**
 * Initialize your data structure here.
 */
var RandomizedSet = function() {
    this.set = [];
    this.map = new Map();
};

然后，实现insert这个方法。和使用indexOf的方法很类似，我们先要找到这个元素是否已经存在于this.set这个数组中。但是，我们不使用indexOf方法，而是在this.map中查找这个元素是否已经存在：

if (this.map.get(val) === undefined) return false;

如果不存在，那我们就需要把这个元素push到this.set当中，然后也需要把这个元素和其index放到this.map当中，最后insert代码如下所示：

/**
 * Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. 
 * @param {number} val
 * @return {boolean}
 */
RandomizedSet.prototype.insert = function(val) {
    if (this.map.get(val) !== undefined) return false;
    this.set.push(val);
    this.map.set(val, this.set.length-1);
    return true;
};

第三个要求是实现delete方法，这也是这道题目最tricky的地方。

首先，还是需要判断元素是否存在this.set当中，删除一个不存在的元素是没有任何意义的，具体做法和上面insert相同，不再赘述。

之后，我们要找到需要删除的元素的位置，那么，如果不使用indexOf，我们怎么知道这个元素的位置呢？聪明的朋友已经想到了，this.map不就保存着这个元素的位置么？问题又来了，把这个元素直接删掉了之后，那它后面的元素的位置不都依次减1了么？

trick就在这里：我们用最后一个元素，替换掉需要删掉的元素，然后，把最后一个元素的index更改为被删掉的元素的index，最后，把最后那个元素删掉，这样，后面的元素的位置就不会依次减一。

代码如下：

/**
 * Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. 
 * @param {number} val
 * @return {boolean}
 */
RandomizedSet.prototype.remove = function(val) {
    if (this.map.get(val) === undefined) return false;
    // 把最后一个元素填充到被删掉元素的位置
    let last = this.set[this.set.length-1];
    this.set.splice(this.map.get(val), 1, last);
    // 把最后一个元素删掉
    this.set.pop();
    // 把最后一个元素的index改掉
    this.map.set(last, this.map.get(val));
    this.map.delete(val);
    return true;
};

getRandom跟set关系不大，不再详述。

最终的代码如下：

/**
 * Initialize your data structure here.
 */
var RandomizedSet = function() {
    this.set = [];
    this.map = new Map();
};

/**
 * Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. 
 * @param {number} val
 * @return {boolean}
 */
RandomizedSet.prototype.insert = function(val) {
    if (this.map.get(val) !== undefined) return false;
    this.set.push(val);
    this.map.set(val, this.set.length-1);
    return true;
};

/**
 * Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. 
 * @param {number} val
 * @return {boolean}
 */
RandomizedSet.prototype.remove = function(val) {
    if (this.map.get(val) === undefined) return false;
    let last = this.set[this.set.length-1];
    this.set.splice(this.map.get(val), 1, last);
    this.set.pop();
    this.map.set(last, this.map.get(val));
    this.map.delete(val);
    return true;
};

/**
 * Get a random element from the set.
 * @return {number}
 */
RandomizedSet.prototype.getRandom = function() {
    let length = this.set.length;
    let index = Math.floor(Math.random() * Math.floor(length));
    return this.set[index];
};

/** 
 * 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()
 */

小结

小结一下吧，这个方法好么？当然好啦，时间复杂度刷刷降为O(1)。那这个方法不好么？当然也不好，空间复杂度上去了，因为我们需要this.map来存储数据，而且Map是ES6的方法，为了实现ES6中的set，使用另一个ES6的方法，这显得不是很妥当。不过这道题给我们提供了一个空间换时间的方法，还是很值得和大家分享的。最后，祝大家前端学习一切顺利。

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