获取随机元素并将其删除

Question

问题：我需要为一个容器获取一个随机元素，并从该容器中删除它。容器不需要分类。 我不在乎订单。

• 向量可以在O(1) 中获取随机元素，但只能在O(N) 中删除它
• 列表删除O(1)中的元素但只能获取O(N)中的随机元素

所以我想到了制作一个自定义向量的想法，它允许您按其索引删除任何元素，O(1)+ 复杂度。 这个想法是交换最后一个元素和要删除的元素，然后pop_back()。 如果您需要删除最后一个元素 - 只需 pop_back()。 向量的顺序不会相同，但您会得到一个快速删除方法。

据我所知，双端队列的索引访问速度较慢，删除复杂性比我的解决方案更差，但我不是 100% 确定。

我很好奇O(1) 或O(logN) 中是否存在随机访问和元素删除的数据结构，按索引或按值按mb？

Answer 1

复杂度为 O(n)

vec.erase(vec.begin() + randomIdx); randomIdx 将介于 0 和 vec.size()-1

之间

如果您想要 O(1) 复杂度，您可以使用列表容器，或者将元素与最后一个元素交换并删除它。 （正如其他人所提到的）

Answer 2

您有解决方案，而且看起来非常好。用 C++ 编写它的惯用方式不是创建另一个类（请 don't inherit from std::vector），而只是编写一个函数：

template <typename T>
void remove_at(std::vector<T>& v, typename std::vector<T>::size_type n)
{
    std::swap(v[n], v.back());
    v.pop_back();
}

用法：

remove_at(v, 42);

这提供与std::swap<T> 相同的异常保证。

现在，如果您想返回对象，并且可以访问 C++11 编译器，则可以通过以下方式进行。困难的部分是在所有情况下都提供基本的异常保证：

template <typename T>
T remove_at(std::vector<T>&v, typename std::vector<T>::size_type n)
{
    T ans = std::move_if_noexcept(v[n]);
    v[n] = std::move_if_noexcept(v.back());
    v.pop_back();
    return ans;
}

确实，如果在移动操作期间引发异常，您不希望向量处于无效状态。

Answer 3

是的，有一个解决方案，一个平衡良好的二叉树。

每个节点一个，您需要存储每侧的节点数。从这里找到第 n 个元素是 O(log N)。

删除第 n 个元素也是 O(log N)，因为您必须向上遍历树以更正所有计数。任何重新平衡最多也是 O(log N)。

如果没有叶子节点比另一个节点深 2 个节点，则认为树是平衡良好的。查找 AVL 树以获得 rabalancing 算法。

如果标准库“开放”使用用于 std::set 和 std::map 的树作为自定义树的公共接口，那实际上会很好。