前端面試(算法篇) - 數組亂序

時間 2019-12-14

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1、面試題javascript

問：有一個長度爲 100 的數組，如何從中隨機挑選 50 個元素，組成一個新的數組？html

答：這個...那個...emmmmmm前端

問：那先不挑 50 個，就挑一個數，知道怎麼作嗎？java

答：這個我知道！隨機生成一個 0 ~ 99 的數，而後去原數組取對應位置的元素就能夠了～面試

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

問：好，回到最初的問題，怎麼挑選 50 個元素？算法

答：我知道了，在 0 ～ 99 的範圍內，隨機生成 50 個不重複的數字！segmentfault

問：是這個思路，具體的實現呢？記得保證效率哦。數組

答：（吧啦吧啦吧啦）dom

問：如今假設數組的元素都是 String 類型，若是要把這個數組元素的順序打亂，有什麼辦法麼？ide

答：數組的 sort() 方法能夠傳入一個函數做爲參數，這個函數的返回值能夠決定排列順序。在這個函數中寫一個隨機數，而後就能亂序了。

問：這是一個思路，但這只是僞隨機。

答：啊咧？

問：據說過「洗牌算法」嗎？

2、隨機取數

按照上面隨機挑選一個數的思路，從原數組中隨機抽取一個數，而後使用 splice 刪掉該元素

function getRandomArrElement(arr, count) { let res = [] while (res.length < count) { // 生成隨機 index
        let randomIdx = (Math.random() * arr.length) >> 0; // splice 返回的是一個數組
        res.push(arr.splice(randomIdx, 1)[0]); } return res }

上面生成隨機 index 用到了按位右移操做符 >>

當後面的操做數是 0 的時候，該語句的結果就和 Math.floor() 同樣，是向下取整

但位操做符是在數值表示的最底層執行操做，所以速度更快

// 按位右移
(Math.random() * 100) >> 0

// Math.floor
Math.floor(Math.random() * 100) /* 這兩種寫法的結果是同樣的，但位操做的效率更高 */

3、經過 sort 亂序

首先認識一下 Array.prototype.sort()

這個方法能夠傳入一個參數 compareFunction，這個參數必須是函數

同時 sort() 會暴露出 Array 中的兩個元素 (a, b) 做爲參數傳給 compareFunction

sort() 會根據 compareFunction(a, b) 的返回值，來決定 a 和 b 的相對位置：

若是 compareFunction(a, b) 小於 0 ，那麼 a 會被排列到 b 以前；
若是 compareFunction(a, b) 大於 0 ，那麼 b 會被排列到 a 以前；
若是 compareFunction(a, b) 等於 0 ， a 和 b 的相對位置不變（不穩定！）

根據以上規則，能夠在 compareFunction 中生成一個隨機數，而後根據隨機數作運算，返回一個正負未知的 Number，從而實現亂序

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

但這並非真正的亂序，計算機的 random 函數由於循環週期的存在，沒法生成真正的隨機數

4、Fisher–Yates shuffle 洗牌算法

洗牌算法的思路是：

先從數組末尾開始，選取最後一個元素，與數組中隨機一個位置的元素交換位置

而後在已經排好的最後一個元素之外的位置中，隨機產生一個位置，讓該位置元素與倒數第二個元素進行交換

以此類推，打亂整個數組的順序

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

再結合 ES6 的解構賦值，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、用洗牌算法隨機取數

再回到從長度爲 100 的數組中取 50 個數的問題

以前用的是 splice 修改原數組，若是結合洗牌算法，又會有別的思路

最好是本身先思考一下，而後再展開代碼進行比較

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); }

用洗牌算法從數組中隨機取數

最後放個彩蛋，關於兩種隨機取數的性能孰優孰劣

我用 Array.form 生成了一個長度爲一百萬的數組，而後從中隨機取十萬個數

首先是使用 splice 的方案：

而後是洗牌算法：

喵喵喵？！！

附錄：

補充一個在範圍內生成隨機數的方法：

setRangeRandom(min: number, max: number) { //在範圍內生成隨機數
        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;
    }