如何在 JavaScript 中对一个数组进行随机化或洗牌
- 根据 JavaScript 引擎对数组进行洗牌
- 测量我们简单算法的随机性
-
使用
Fisher-YatesShuffle 算法对一个数组进行洗牌处理 -
使用
Underscore.js或Lo-Dash库对一个数组进行洗牌
在本教程中，我们将学习如何在 JavaScript 中对一个数组进行洗牌或随机化处理；在 JavaScript 中洗牌数组的方法有很多，不管是通过实现洗牌算法还是使用一些库中已有的洗牌函数。
洗牌数组就是将其元素随机排列，所以主要看你如何对数组进行一定程度的重新排序或分类。
让我们继续前进，发现随机化或洗牌一个数组的不同方法。
根据 JavaScript 引擎对数组进行洗牌
让我们先实现一个简单的数组洗牌算法，使用 array.sort() 对数组进行排序，但使用 Math.random()-0.5 等式产生的一些随机性，-0.5 确保每次调用算法时，随机值可以是正值或负值。
让我们借助 JavaScript 引擎的力量实现这个简单的算法，并使用 Console.log() 将洗牌后的 Array 打印到控制台。
function shuffleArray(inputArray) {
inputArray.sort(() => Math.random() - 0.5);
}
var demoArray = [1, 3, 5];
shuffleArray(demoArray);
console.log(demoArray);
输出：
[1, 5, 3]
测量我们简单算法的随机性
可以计算出该数组的排列概率，以检查我们实现的算法有多优秀、多随机。
我们来看看如何衡量它的随机性。
- 创建一个字典，对所有的排列组合进行外观统计。
- 创建一个循环，它将运行
1000000 次，每一次都将增加形成的排列组合的次数。 - 打印所有可能的排列组合的计数，观察它们之间的概率。
这个简单的测量算法可以像下面这样实现。
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}: ${countDic[key]}`);
}
输出：
135: 62256
153: 375832
315: 62976
351: 311865
513: 124518
531: 62553
从上面的输出中，我们可以清楚地看到偏差，因为 135、315、531 出现的次数比其他的少得多，所以彼此之间的计数相似。
使用 Fisher-Yates Shuffle 算法对一个数组进行洗牌处理
这种基于 JavaScript 引擎的简单算法在过去的部分中是不可靠的，但是一个叫做 Fisher-Yates 的伟大算法就其效率和可靠性而言是更好的。
Fisher-Yates 算法背后的思想是以相反的顺序走到数组，并将每个元素与前面的随机元素交换。Fisher-Yates 是一个简单但非常有效和快速的算法。
让我们来实现 Fisher-Yates 算法。
function fisherYatesShuffle(arr) {
for (var i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
var j = Math.floor(Math.random() * (i + 1)); // random index
[arr[i], arr[j]] = [arr[j], arr[i]]; // swap
}
}
var tmpArray = [1, 3, 5];
fisherYatesShuffle(tmpArray);
console.log(tmpArray);
我们来一步步解释一下吧
for(var i =array.length-1 ; i>0 ;i--)一个 for 循环，将在数组上按相反的顺序行走。Math.floor( Math.random() * (i + 1) )生成一个范围在 0 和 i 之间的随机指数。[arr[i],arr[j]]=[arr[j],arr[i]]是用破坏性赋值语法将元素arr[i]和arr[j]相互交换。
输出：
(3) [3, 1, 5]
现在让我们用之前的方法测试 Fisher -Yates。
// counts of the appearances for all possible permutations
var countDic = {
'153': 0,
'135': 0,
'315': 0,
'351': 0,
'531': 0,
'513': 0,
};
// Creating the loop
for (var i = 0; i < 1000000; i++) {
var arr = [1, 5, 3];
fisherYatesShuffle(arr);
countDic[arr.join('')]++;
}
// Print the counts of all possible permutations
for (var key in countDic) {
console.log(`${key}: ${countDic[key]}`);
}
输出：
135: 166734
153: 166578
315: 166908
351: 166832
513: 166535
531: 166413
从上面的输出，你可以看到 Fisher-Yates 算法和我们之前实现的简单算法之间的巨大差异，以及 Fisher-Yates 算法的可靠性。
使用 Underscore.js 或 Lo-Dash 库对一个数组进行洗牌
著名的 Underscore.js 库也提供了一个 shuffle 函数，可以直接随机化一个数组，而不需要你写任何算法的实现。
下面我们来看一下 _.shuffle() 方法的使用实例。
首先，我们需要在 HTML 模板里面使用 Cloudflare CDN 导入这个库。
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/lodash.js/4.17.15/lodash.min.js"></script>
然后我们使用 _.shuffle() 方法，如。
var tmpUnderscoreArray = [1, 3, 5];
resultArray = _.shuffle(tmpUnderscoreArray);
console.log(resultArray);
输出：
(3) [1, 5, 3]