JavaScript学习笔记:数组随机排序

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JavaScript中提供了sort()reverse()方法对数组项重新排序。但很多时候这两个方法无法满足我们实际业务的需求,比如说扑克牌游戏中的随机洗牌。

数组随机排序

在这篇文章一起来学习如何完成上面这个示例的效果,以及一些有关于数组随机排序的相关知识。

在网上查了一下有关于数组随机排序的相关资料,都看到了Math.random()的身影。打开浏览器控制器,输入:

Math.random()

随机数

有关于JavaScript随机数相关介绍,可以阅读《Math.random()随机数的二三事》一文。

从图中可以看出Math.random()得到的是0~1之间的随机数。众所周知,sort()可以调用一个函数做为参数,如果这个函数返回的值为-1表示数组中的a项排在b项前。如此一来,可以写一个随机函数,让Math.random()随机出来的数与0.5做为一个比较,如果大于.5就返回 -1(a排在b前面),反之返回1(b排在a前面):

function randomSort(a, b) {
    return Math.random() > 0.5 ? -1 : 1;
}

看个示例:

var arr = [1,2,3,4,5,6,7,8,9];
arr.sort(randomSort);

数组随机排序

这样一来,就可以实现文章开头的示例效果:

虽然前面的方法实现了数组的随机排序,但总感觉每个元素被派到新数组的位置不是随机的。就如前面的示例,数组arr中值为1的元素,它的原先键值为0,随机排序后,1的键值要求上为0-8的几率是一样的。然后在这里是递减的,原因是sort()方法是依次比较的。

针对这种现象,我们可以使用下面这种递归的方法来处理:

function randomSort(arr, newArr) {
    // 如果原数组arr的length值等于1时,原数组只有一个值,其键值为0
    // 同时将这个值push到新数组newArr中
    if(arr.length == 1) {
        newArr.push(arr[0]);
        return newArr; // 相当于递归退出
    }

    // 在原数组length基础上取出一个随机数
    var random = Math.ceil(Math.random() * arr.length) - 1;
    // 将原数组中的随机一个值push到新数组newArr中
    newArr.push(arr[random]);
    // 对应删除原数组arr的对应数组项
    arr.splice(random,1);

    return randomSort(arr, newArr);
}

如此一来,我们就可以这样使用:

for (var i = 0; i < 10; i++) {
    var arr=[1,2,3,4,5,6,7,8,9];
    var newArr=[];
    randomSort(arr,newArr);
    console.log(newArr);
}

输出结果:

数组随机排序

执行randomSort(arr,newArr)函数之后,原数组arr就清空了。

如果使用这种方法来做文章开头洗牌的示例,就要在resetPic()函数中重置pukePic数组:

除了上面的两种方法之外,@TravellerDIV.IO分享了一篇《数组元素随机化排序算法实现》,这篇文章提供了三种数组项随机排序的实现方法:

使用数组sort方法对数组元素随机排序

Array.prototype.shuffle = function(n) {
    var len = this.length ,
        num = n ? Math.min(n,len) : len,
        arr = this.slice(0);
    arr.sort(function(a,b){
        return Math.random()-0.5;
    });
    return arr.slice(0,num-1);
}

随机交换数组内的元素

lib = {}
lib.range = function(min,max) {
    return min + Math.floor(Math.random()*(max-min+1));
}

Array.prototype.shuffle = function(n) {
    var len = this.length,
        num = n ? Math.min(n,len) : len,
        arr = this.slice(0),
        temp,
        index;

    for (var i=0;i<len;i++){
        index = lib.range(i,len-1);
        temp = arr[i];
        arr[i] = arr[index];
        arr[index]=temp;
    }
    return arr.slice(0,num);
}

随机从原数组抽取一个元素,加入到新数组

lib = {}
lib.range = function(min,max) {
    return min+Math.floor(Math.random()*(max-min+1));
}

Array.prototype.shuffle = function(n) {
    var len = this.length, 
        num = n ? Math.min(n,len) : len,
        arr = this.slice(0),
        result=[],
        index;

    for (var i=0;i<num;i++){
        index = lib.range(0,len-1-i);
        // 或者 result.concat(arr.splice(index,1))
        result.push(arr.splice(index,1)[0]);
  }
  return result
}

洗牌算法

数组随机排序其基本原理是洗牌算法(Fisher–Yates shuffle):

是一种将有限集合的顺序打乱的一种算法

原理

  • 定义一个数组(shuffled),长度(length)是原数组(arr)长度
  • 0index (初始0) 随机值 rand, shuffled[index] = shuffled[rand], shuffled[rand] = arr[index]
  • index++ ; 重复第二步,直到 index = length -1

就是 shuffled0length-1 的赋值过程,并且新加入的值是 arr[index]shuffled[index] 的值是已赋值的元素中随机值shuffled[rand],因为这样会有两个重复的值,所以 shuffled[rand] 就等于新加入的值 arr[index]

underscore.js 中的 shuffle 方法

function random(min, max) {
    if (max == null) {
      max = min;
      min = 0;
    }
    return min + Math.floor(Math.random() * (max - min + 1));
};
function shuffle(arr) {
  var length = arr.length,
      shuffled = Array(length);
  for (var index = 0, rand; index < length; index++) {
      rand = random(0, index);
      if (rand !== index) shuffled[index] = shuffled[rand];
      shuffled[rand] = arr[index];
    }
    return shuffled;
}

实际运用:

var arr = [1,2,3,4,5,6,7,8,9];
for (var i = 0; i < 10; i++){
    console.log(shuffle(arr));
}

Chrome输出的结果如下:

数组随机排序

同样的,使用洗牌算法来完成文章最开头的示例:

还有更简单易理解的写法:

function shuffle(arr) {
    var i, 
        j,
        temp;
    for (i = arr.length - 1; i > 0; i--) {
        j = Math.floor(Math.random() * (i + 1));
        temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
    return arr;
};

有关于洗牌算法扩展阅读

总结

这篇文章主要总结和收集了有关于数组随机排序我相关资料。当然在坊间实现类似功能的方法还有很多种,此处只是收集和整理了这些,如果你有更好的方法,欢迎在评论中与我们一起分享。

初学者学习笔记,如有不对,还希望高手指点。如有造成误解,还希望多多谅解。

大漠

常用昵称“大漠”,W3CPlus创始人,目前就职于手淘。中国Drupal社区核心成员之一。对HTML5、CSS3和Sass等前端脚本语言有非常深入的认识和丰富的实践经验,尤其专注对CSS3的研究,是国内最早研究和使用CSS3技术的一批人。CSS3、Sass和Drupal中国布道者。2014年出版《图解CSS3:核心技术与案例实战》。

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