数组随机排序之洗牌

@Traveller在DIV.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
• 取 0 到 index (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 shuffled 从 0 到 length-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：

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

• Fisher–Yates shuffle
• Shuffling an Array in JavaScript
• Fisher–Yates Shuffle
• 如何测试洗牌程序
• Fisher-Yates-shuffle洗牌算法
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