给定一个可能含有重复元素的整数数组，要求随机输出给定的数字的索引。 您可以假设给定的数字一定存在于数组中。

注意：
数组大小可能非常大。 使用太多额外空间的解决方案将不会通过测试。

示例:

int[] nums = new int[] {1,2,3,3,3};
Solution solution = new Solution(nums);

// pick(3) 应该返回索引 2,3 或者 4。每个索引的返回概率应该相等。
solution.pick(3);

// pick(1) 应该返回 0。因为只有nums[0]等于1。
solution.pick(1);

题解：
可以使用哈希表的方式，这样求解最为简便，时间复杂度和空间复杂度均为O(n)。 
class Solution {
    unordered_map<int, vector<int>> pos;
public:
    Solution(vector<int> &nums) {
        for (int i = 0; i < nums.size(); ++i) {
            pos[nums[i]].push_back(i);
        }
    }

    int pick(int target) {
        auto &indices = pos[target];
        return indices[rand() % indices.size()];
    }
};


还有一种水塘抽样的方法。 
class Solution {
    vector<int> &nums;
public:
    Solution(vector<int> &nums) : nums(nums) {}

    int pick(int target) {
        int ans;
        for (int i = 0, cnt = 0; i < nums.size(); ++i) {
            if (nums[i] == target) {
                ++cnt; // 第 cnt 次遇到 target
                if (rand() % cnt == 0) {
                    ans = i;
                }
            }
        }
        return ans;
    }
};

时间复杂度：初始化为 O(1)，pick 为 O(n)，其中 n 是 nums 的长度。

空间复杂度：O(1)。只需要常数的空间保存若干变量。