381. Insert Delete GetRandom O(1) - Duplicates allowed

class RandomizedCollection {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    RandomizedCollection() {
        srand(time(NULL));
    }

    /** Inserts a value to the collection. Returns true if the collection did not already contain the specified element. */
    bool insert(int val) {
        bool res = m.find(val) == m.end();
        m[val].push_back(v.size());
        v.emplace_back(val, m[val].size() - 1);
        return res;
    }

    /** Removes a value from the collection. Returns true if the collection contained the specified element. */
    bool remove(int val) {
        if (!m.count(val)) return false;
        m[v.back().first][v.back().second] = m[val].back();
        v[m[val].back()] = v.back();
        v.pop_back();
        m[val].pop_back();
        if (m[val].empty()) m.erase(val); // 切记如果m[val]空了要从m中删掉！！
        return true;
    }

    /** Get a random element from the collection. */
    int getRandom() {
        return v.empty() ? 0 : v[rand() % v.size()].first;
    }

    unordered_map<int, vector<int>> m; // 添加删除O(1)所以要用unordered容器，unordered_map可保存更多信息，这里对应每个key存v中所有该key的下标
    vector<pair<int, int>> v; // 数组不是只存val，还要存val所在m中的下标集合的下标，即m[v[i].first][v[i].second] = i，v[i].first是val，v[i].second是m[val]对应的数组的下标，通过该下标可以得到val在v中的下标，这么做是因为每次删除以后被修改的数在m中的下标数组不一定是有序的
};

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

抛开题目，根据权重（个数）返回value的另一种方法是手撸一个支持dup的bst，每个node包含左右子树+自身的权重和，利用230. Kth Smallest Element in a BST的followup的思路，找指定node即可