如何在 JavaScript 中對一個陣列進行隨機化或洗牌
- 根據 JavaScript 引擎對陣列進行洗牌
- 測量我們簡單演算法的隨機性
-
使用
Fisher-Yates
Shuffle 演算法對一個陣列進行洗牌處理 -
使用
Underscore.js
或Lo-Dash
庫對一個陣列進行洗牌
在本教程中,我們將學習如何在 JavaScript 中對一個陣列進行洗牌或隨機化處理;在 JavaScript 中洗牌陣列的方法有很多,不管是通過實現洗牌演算法還是使用一些庫中已有的洗牌函式。
洗牌陣列就是將其元素隨機排列,所以主要看你如何對陣列進行一定程度的重新排序或分類。
讓我們繼續前進,發現隨機化或洗牌一個陣列的不同方法。
根據 JavaScript 引擎對陣列進行洗牌
讓我們先實現一個簡單的陣列洗牌演算法,使用 array.sort()
對陣列進行排序,但使用 Math.random()-0.5
等式產生的一些隨機性,-0.5
確保每次呼叫演算法時,隨機值可以是正值或負值。
讓我們藉助 JavaScript 引擎的力量實現這個簡單的演算法,並使用 Console.log()
將洗牌後的 Array 列印到控制檯。
function shuffleArray(inputArray){
inputArray.sort(()=> Math.random() - 0.5);
}
var demoArray = [1, 3, 5];
shuffleArray(demoArray);
console.log(demoArray);
輸出:
[1, 5, 3]
測量我們簡單演算法的隨機性
可以計算出該陣列的排列概率,以檢查我們實現的演算法有多優秀、多隨機。
我們來看看如何衡量它的隨機性。
- 建立一個字典,對所有的排列組合進行外觀統計。
- 建立一個迴圈,它將執行
1000000 次
,每一次都將增加形成的排列組合的次數。 - 列印所有可能的排列組合的計數,觀察它們之間的概率。
這個簡單的測量演算法可以像下面這樣實現。
function shuffleArray(inputArray){
inputArray.sort(()=> Math.random() - 0.5);
}
//counts of the appearances for all possible permutations
var countDic = {
'153': 0,
'135': 0,
'315': 0,
'351': 0,
'531': 0,
'513': 0,
};
//Creating the loop
for( var i = 0; i<1000000; i++){
var arr = [ 1 , 5 , 3];
shuffleArray(arr);
countDic[arr.join('')]++;
}
//Print the counts of all possible permutations
for(var key in countDic){
console.log(`${key}: ${countDic[key]}`);
}
輸出:
135: 62256
153: 375832
315: 62976
351: 311865
513: 124518
531: 62553
從上面的輸出中,我們可以清楚地看到偏差,因為 135
、315
、531
出現的次數比其他的少得多,所以彼此之間的計數相似。
使用 Fisher-Yates
Shuffle 演算法對一個陣列進行洗牌處理
這種基於 JavaScript 引擎的簡單演算法在過去的部分中是不可靠的,但是一個叫做 Fisher-Yates
的偉大演算法就其效率和可靠性而言是更好的。
Fisher-Yates
演算法背後的思想是以相反的順序走到陣列,並將每個元素與前面的隨機元素交換。Fisher-Yates
是一個簡單但非常有效和快速的演算法。
讓我們來實現 Fisher-Yates
演算法。
function fisherYatesShuffle(arr){
for(var i =arr.length-1 ; i>0 ;i--){
var j = Math.floor( Math.random() * (i + 1) ); //random index
[arr[i],arr[j]]=[arr[j],arr[i]]; // swap
}
}
var tmpArray = [1, 3, 5];
fisherYatesShuffle(tmpArray);
console.log(tmpArray);
我們來一步步解釋一下吧
for(var i =array.length-1 ; i>0 ;i--)
一個 for 迴圈,將在陣列上按相反的順序行走。Math.floor( Math.random() * (i + 1) )
生成一個範圍在 0 和 i 之間的隨機指數。[arr[i],arr[j]]=[arr[j],arr[i]]
是用破壞性賦值
語法將元素arr[i]
和arr[j]
相互交換。
輸出:
(3) [3, 1, 5]
現在讓我們用之前的方法測試 Fisher -Yates
。
//counts of the appearances for all possible permutations
var countDic = {
'153': 0,
'135': 0,
'315': 0,
'351': 0,
'531': 0,
'513': 0,
};
//Creating the loop
for( var i = 0; i<1000000; i++){
var arr = [ 1 , 5 , 3];
fisherYatesShuffle(arr);
countDic[arr.join('')]++;
}
//Print the counts of all possible permutations
for(var key in countDic){
console.log(`${key}: ${countDic[key]}`);
}
輸出:
135: 166734
153: 166578
315: 166908
351: 166832
513: 166535
531: 166413
從上面的輸出,你可以看到 Fisher-Yates
演算法和我們之前實現的簡單演算法之間的巨大差異,以及 Fisher-Yates
演算法的可靠性。
使用 Underscore.js
或 Lo-Dash
庫對一個陣列進行洗牌
著名的 Underscore.js
庫也提供了一個 shuffle 函式,可以直接隨機化一個陣列,而不需要你寫任何演算法的實現。
下面我們來看一下 _.shuffle()
方法的使用例項。
首先,我們需要在 HTML 模板裡面使用 Cloudflare CDN
匯入這個庫。
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/lodash.js/4.17.15/lodash.min.js"></script>
然後我們使用 _.shuffle()
方法,如。
var tmpUnderscoreArray = [1, 3, 5];
resultArray = _.shuffle(tmpUnderscoreArray);
console.log(resultArray);
輸出:
(3) [1, 5, 3]