前端面试(算法篇) - 数组乱序

1、面试题

问：有一个长度为 100 的数组，如何从中随机挑选 50 个元素，组成一个新的数组？

答：这个...那个...emmmmmm

问：那先不挑 50 个，就挑一个数，知道怎么作吗？

答：这个我知道！随机生成一个 0 ~ 99 的数，而后去原数组取对应位置的元素就能够了～

let randomIndex = arr[Math.floor(Math.random() * arr.length)];

问：好，回到最初的问题，怎么挑选 50 个元素？

答：我知道了，在 0 ～ 99 的范围内，随机生成 50 个不重复的数字！

问：是这个思路，具体的实现呢？记得保证效率哦。

答：（吧啦吧啦吧啦）

问：如今假设数组的元素都是 String 类型，若是要把这个数组元素的顺序打乱，有什么办法么？

答：数组的 sort() 方法能够传入一个函数做为参数，这个函数的返回值能够决定排列顺序。在这个函数中写一个随机数，而后就能乱序了。

问：这是一个思路，但这只是伪随机。

答：啊咧？

问：据说过“洗牌算法”吗？

 

2、随机取数

按照上面随机挑选一个数的思路，从原数组中随机抽取一个数，而后使用 splice 删掉该元素

function getRandomArrElement(arr, count) { let res = [] while (res.length < count) { // 生成随机 index
        let randomIdx = (Math.random() * arr.length) >> 0; // splice 返回的是一个数组
        res.push(arr.splice(randomIdx, 1)[0]); } return res }

上面生成随机 index 用到了按位右移操做符 >> 

当后面的操做数是 0 的时候，该语句的结果就和 Math.floor() 同样，是向下取整

但位操做符是在数值表示的最底层执行操做，所以速度更快

// 按位右移
(Math.random() * 100) >> 0

// Math.floor
Math.floor(Math.random() * 100) /* 这两种写法的结果是同样的，但位操做的效率更高 */

 

3、经过 sort 乱序

首先认识一下 Array.prototype.sort()

这个方法能够传入一个参数 compareFunction，这个参数必须是函数

同时 sort() 会暴露出 Array 中的两个元素 (a, b) 做为参数传给 compareFunction

sort() 会根据 compareFunction(a, b) 的返回值，来决定 a 和 b 的相对位置：

• 若是 compareFunction(a, b) 小于 0 ，那么 a 会被排列到 b 以前；
• 若是 compareFunction(a, b) 大于 0 ，那么 b 会被排列到 a 以前；
• 若是 compareFunction(a, b) 等于 0 ， a 和 b 的相对位置不变（不稳定！）

根据以上规则，能够在 compareFunction 中生成一个随机数，而后根据随机数作运算，返回一个正负未知的 Number，从而实现乱序

function randomSort(a,b) { return .5 - Math.random(); } let arr = ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']; arr.sort(randomSort);

但这并非真正的乱序，计算机的 random 函数由于循环周期的存在，没法生成真正的随机数

 

4、Fisher–Yates shuffle 洗牌算法

洗牌算法的思路是：

先从数组末尾开始，选取最后一个元素，与数组中随机一个位置的元素交换位置

而后在已经排好的最后一个元素之外的位置中，随机产生一个位置，让该位置元素与倒数第二个元素进行交换

以此类推，打乱整个数组的顺序

function shuffle(arr) { let len = arr.length; while (len) { let i = (Math.random() * len--) >> 0;
 // 交换位置 let temp = arr[len]; arr[len] = arr[i]; arr[i] = temp; } return arr; }

再结合 ES6 的解构赋值，使用洗牌算法就更方便了：

Array.prototype.shuffle = function() { let m = this.length, i; while (m) { i = (Math.random() * m--) >>> 0; [this[m], this[i]] = [this[i], this[m]] } return this; }

 

5、用洗牌算法随机取数

再回到从长度为 100 的数组中取 50 个数的问题

以前用的是 splice 修改原数组，若是结合洗牌算法，又会有别的思路

最好是本身先思考一下，而后再展开代码进行比较

function getRandomArrElement(arr, count) { let shuffled = arr.slice(0), i = arr.length, min = i - count, temp, index; while (i > min) { index = Math.floor((i--) * Math.random()); temp = shuffled[index]; shuffled[index] = shuffled[i]; shuffled[i] = temp; } return shuffled.slice(min); }

用洗牌算法从数组中随机取数

 

最后放个彩蛋，关于两种随机取数的性能孰优孰劣

我用 Array.form 生成了一个长度为一百万的数组，而后从中随机取十万个数

首先是使用 splice 的方案：

 而后是洗牌算法：

喵喵喵？！！ 

 

 

附录：

补充一个在范围内生成随机数的方法：

setRangeRandom(min: number, max: number) { //在范围内生成随机数
        let n = max - min;
        if (n == 0) {
            return max
        } else if (n < 0) {
            [max, min] = [min, max];
            n = Math.abs(n);
        }

        return ((Math.random() * ++n) >> 0) + min;
    }

 

 

参考资料：

《js随机数组，js随机洗牌算法》

《也谈前端面试常见问题之『数组乱序』》

《How to randomize (shuffle) a JavaScript array?》