382. 链表随机节点

题目

给你一个单链表，随机选择链表的一个节点，并返回相应的节点值。每个节点 被选中的概率一样 。

实现 Solution 类：

Solution(ListNode head) 使用整数数组初始化对象。
int getRandom() 从链表中随机选择一个节点并返回该节点的值。链表中所有节点被选中的概率相等。

示例：

输入
[“Solution”, “getRandom”, “getRandom”, “getRandom”, “getRandom”, “getRandom”]
[[[1, 2, 3]], [], [], [], [], []]
输出
[null, 1, 3, 2, 2, 3]

解释
Solution solution = new Solution([1, 2, 3]);
solution.getRandom(); // 返回 1
solution.getRandom(); // 返回 3
solution.getRandom(); // 返回 2
solution.getRandom(); // 返回 2
solution.getRandom(); // 返回 3
// getRandom() 方法应随机返回 1、2、3中的一个，每个元素被返回的概率相等。

提示：

链表中的节点数在范围 [1, 10^4] 内
-10^4 <= Node.val <= 10^4
至多调用 getRandom 方法 10^4 次

进阶：

如果链表非常大且长度未知，该怎么处理？
你能否在不使用额外空间的情况下解决此问题？

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-random-node
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思路

今天的每日一题涉及到了蓄水池抽样算法，特来重新学习一下。对于算法的通俗理解可以看「这里」，官解也给出了证明。

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    ListNode head = null;
    Random random;
    public Solution(ListNode head) {
        this.head = head;
        random = new Random();
    }
    public int getRandom() {
        int ans = 0;
        ListNode p = head;
        int k = 1;
        while (p != null) {
            int num = random.nextInt(k);
            if (num == 0) {
                ans = p.val;
            }
            k++;
            p = p.next;
        }
        return ans;
    }
}
/**
 * Your Solution object will be instantiated and called as such:
 * Solution obj = new Solution(head);
 * int param_1 = obj.getRandom();
 */