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-YatesShuffle 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]