JavaScript中数组随机排序的实现详解

一、原地算法

在谈sort之前,我们先了解一下原地算法,什么事原地算法呢?所谓原地算法就是说基于原有的数据结构进行一定的操作修改,而不借助额外的空间。使用原地算法时,其内存干净,空间复杂度是O(1),可以减少没必要的内存,避免造成内存浪费和冗余。当然,减小内存损耗会带来算法复杂度和时间消耗的增加,所以是一个Tradeoff。Tradeoff 是一种针对目标选择有效的路径的思维方式,需要对做的事情权衡利弊,选择最佳方式处理问题。

二、Array.property.sort()

含义:sort方法基于原地算法实现数组排序,直接对数据进行排序

参数:sort(compare(a,b)),指定顺序对数组进行排序,不写参数的时候,默认会将原数据转换成字符串按照字符的Unicode编码进行排序。

compare(a,b)中,a、b都是比较参数,当

  • a-b>0 ,交换位置
  • a-b=0,位置不变
  • a-b<0,位置不变

随机排序我们都会想到Math的random方法,具体实现如下,但是这样操作确有缺陷,理论很丰满,实践很残酷。

1、方法一(不推荐)

arr.sort(() => Math.random() - 0.5)

缺陷:chrome浏览器对于数组长度为10以内的使用插入排序,反之则为快速排序和插入排序的组合,故而并不能做到随机分布。

测试:测试某数据在数组中各个位置的次数。

let obj = {};
        let count = 0;
        let n = 10000;
        while (n--) {
            let arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12,13,14]
            arr.sort(() => Math.random() - 0.5)
            let index = arr.indexOf(1)//取1在数组排序后的位置
            obj[index] ? obj[index]++ : obj[index] = 1
        }

输出:

图示:

ECMAScript中关于Array.prototype.sort(comparefn)的标准,其中并没有规定具体的实现算法,但是提到一点: Calling comparefn(a,b) always returns the same value v when given a specific pair of values a and b as its two arguments.也就是说,对同一组a、b的值,comparefn(a, b)需要总是返回相同的值。而上面的() => Math.random() -0.5(即(a, b) => Math.random() - 0.5)显然不满足这个条件。 翻看v8引擎数组部分的源码,注意到它出于对性能的考虑,对短数组(例如长度小于10)使用的是插入排序,对长数组则使用了快速排序。

理解:(a, b) => Math.random() - 0.5,每次a,b都是固定的,但是Math.random() - 0.5)却是随机的,

2、方法一改良

构造一个新数组,如[{v:1,k:Math.random()},{v:1,k:Math.random()}],具体如下:

let arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12,13,14]
for(let i=0;i<arr.length;i++){
    shuffle(arr)
}
function shuffle(arr){
   let newArr = arr.map(item=>({v:i,k:Math.random())})
   newArr.sort((a,b)=> (a.k - b.k))
   arr.splice(0, arr.length, ...newArr.map(i => i.v));
}

三、洗牌算法实现随机排序

1、换牌

逻辑:从一副牌中抽取一张,与最后一张牌进行交换,放到最后证明该牌已经被随机抽选过,而被交换的牌就排在前面,就有机会被继续抽选。

  • 随机抽取一张
  • 抽取的放置到最后位置
  • 最后位置的牌放置在随机抽取的位置
let arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12,13,14];
funtion shuffle(ar){
   for(let i = arr.length;i>0;i--){
      let temRandom =  Math.floor(Math.random()*i)
      arr[i] = arr[temRandom];
      arr[temRandom] = arr[i]
   }
   return arr
}
shuffle(arr)

2、抽牌

逻辑:从一副牌抽取一张放置一旁,则这幅牌会越抽越少,直至到最后一张。

  • 随机抽取一张
  • 抽取的牌放置旁边
  • 在抽取的那副牌冲除去随机抽取的那张牌
let arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12,13,14];
funtion shuffle(ar){
   let temp = [];
   for(let i = arr.length;i>0;i--){
      let temRandom =  Math.floor(Math.random()*i)
      temp.push(arr[temRandom])
      arr.splice(temRandom,1)//抽取一张后,要除去这张牌,然后在剩下的牌中继续抽
   }
   return temp
}
shuffle(arr)

附:本文用到的JS基础

本文用到数组方法基本介绍

splice返回被删除的元素,直接修改数组数据,可接受1/2/3个参数

let arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12,13,14];
arr.splice(0)//删除索引从0开始的所有数据,即删除所有数据
arr.splice(0)//删除索引从1开始的所有数据,即只保留第一位数据
arr.splice(2,1)//删除索引为2的数据
arr.splice(0,arr.length,5)//删除原数组的数据,并把数据5填充到arr中

Math.floor() 向下取整

Math.ceil() 向上取整

作者:不叫猫先生 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_38951259/article/details/127986409

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