js數(shù)組實現(xiàn)權重概率分配
更新時間：2017年09月12日 18:39:31 作者：shuiguang
今天寫了一個js控制頁面輪播的功能，如果僅僅使用隊列很簡單，但是考慮到為每一個頁面分配權重的是否變的異常復雜，使用switch和if else也無法解決，于是想到使用js數(shù)組實現(xiàn)
今天寫了一個js控制頁面輪播的功能，如果僅僅使用隊列很簡單，但是考慮到為每一個頁面分配權重的是否變的異常復雜，使用switch和if else也無法解決，于是想到使用js數(shù)組實現(xiàn)，思路是將各個輪播的頁面抽象成一個對象，各個對象需要手動指定權重值，然后組成一個數(shù)組，使用下面封裝的函數(shù)，將會根據(jù)各個對象相應的權重概率返回一個對象，代碼如下：
/**
* js數(shù)組實現(xiàn)權重概率分配
* @param Array arr js數(shù)組，參數(shù)類型[Object,Object,Object……]
* @return Array 返回一個隨機元素，概率為其percent/所有percent之和，參數(shù)類型Object
* @author shuiguang
*/
function weight_rand(arr){
//參數(shù)arr元素必須含有percent屬性，參考如下所示
/*
var arr = [{
name : '1',
percent : 1
}, {
name : '2',
percent : 2
}, {
name : '3',
percent : 1
}, {
name : '4',
percent : 2
}
];
*/
var total = 0;
var i, j, percent;
//下標標記數(shù)組，按照上面的例子，單倍情況下其組成為[1,2,2,3,4,4]
var index = new Array();
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
//判斷元素的權重，為了實現(xiàn)小數(shù)權重，先將所有的值放大100倍
percent = 'undefined' != typeof(arr[i].percent) ? parseInt(arr[i].percent*100) : 0;
for (j = 0; j < percent; j++) {
index.push(i);
}
total += percent;
}
//隨機數(shù)值，其值介于0-5的整數(shù)
var rand = Math.floor(Math.random() * total);
return arr[index[rand]];
}
上面的方法雖然可行，可是遇到這樣一個問題：對于一般復雜的分配情況如1:1:1分配（相對值）可以滿足，如果遇到15%,25%,35%剩余等精確權重分配（絕對值）無法滿足。因為去計算15%:25%:35%:剩余的比例很是麻煩，于是我將上面的函數(shù)繼續(xù)修改，添加了百分比模式，比如上面的例子，分配了上面明確的百分數(shù)之后，剩余的百分比將給最后一個元素，而不用計算最后一個元素占的百分數(shù)，也不用計算各個元素的比例。代碼如下：
/**
* js數(shù)組實現(xiàn)權重概率分配，支持數(shù)字比模式(支持2位小數(shù))和百分比模式(不支持小數(shù)，最后一個元素多退少補)
* @param Array arr js數(shù)組，參數(shù)類型[Object,Object,Object……]
* @return Array 返回一個隨機元素，概率為其weight/所有weight之和，參數(shù)類型Object
* @author shuiguang
*/
function weight_rand(arr){
//參數(shù)arr元素必須含有weight屬性，參考如下所示
//var arr=[{name:'1',weight:1.5},{name:'2',weight:2.5},{name:'3',weight:3.5}];
//var arr=[{name:'1',weight:'15%'},{name:'2',weight:'25%'},{name:'3',weight:'35%'}];
//求出最大公約數(shù)以計算縮小倍數(shù)，perMode為百分比模式
var per;
var maxNum = 0;
var perMode = false;
//自定義Math求最小公約數(shù)方法
Math.gcd = function(a,b){
var min = Math.min(a,b);
var max = Math.max(a,b);
var result = 1;
if(a === 0 || b===0){
return max;
}
for(var i=min; i>=1; i--){
if(min % i === 0 && max % i === 0){
result = i;
break;
}
}
return result;
};
//使用clone元素對象拷貝仍然會造成浪費，但是使用權重數(shù)組對應關系更省內(nèi)存
var weight_arr = new Array();
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
if('undefined' != typeof(arr[i].weight))
{
if(arr[i].weight.toString().indexOf('%') !== -1) {
per = Math.floor(arr[i].weight.toString().replace('%',''));
perMode = true;
}else{
per = Math.floor(arr[i].weight*100);
}
}else{
per = 0;
}
weight_arr[i] = per;
maxNum = Math.gcd(maxNum, per);
}
//數(shù)字比模式，3:5:7，其組成[0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
//百分比模式，元素所占百分比為15%，25%，35%
var index = new Array();
var total = 0;
var len = 0;
if(perMode){
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
//len表示存儲arr下標的數(shù)據(jù)塊長度，已優(yōu)化至最小整數(shù)形式減小索引數(shù)組的長度
len = weight_arr[i];
for (j = 0; j < len; j++){
//超過100%跳出，后面的舍棄
if(total >= 100){
break;
}
index.push(i);
total++;
}
}
//使用最后一個元素補齊100%
while(total < 100){
index.push(arr.length-1);
total++;
}
}else{
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
//len表示存儲arr下標的數(shù)據(jù)塊長度，已優(yōu)化至最小整數(shù)形式減小索引數(shù)組的長度
len = weight_arr[i]/maxNum;
for (j = 0; j < len; j++){
index.push(i);
}
total += len;
}
}
//隨機數(shù)值，其值為0-11的整數(shù)，數(shù)據(jù)塊根據(jù)權重分塊
var rand = Math.floor(Math.random()*total);
//console.log(index);
return arr[index[rand]];
}
var arr=[{name:'1',weight:1.5},{name:'2',weight:2.5},{name:'3',weight:3.5}];
console.log(weight_rand(arr));
var arr=[{name:'1',weight:'15%'},{name:'2',weight:'25%'},{name:'3',weight:'35%'}];
console.log(weight_rand(arr));
var prize_arr = [
{'id':1, 'prize':'平板電腦', 'weight':1},
{'id':2, 'prize':'數(shù)碼相機', 'weight':2},
{'id':3, 'prize':'音箱設備', 'weight':10},
{'id':4, 'prize':'4G優(yōu)盤', 'weight':12},
{'id':5, 'prize':'10Q幣', 'weight':22},
{'id':6, 'prize':'下次沒準就能中哦', 'weight':50}
];
var times = 100000;
var prize;
var pingban = 0;
var shuma = 0;
var yinxiang = 0;
var youpan = 0;
var qb = 0;
var xc = 0;
var start = new Date().getTime();
for($i=0; $i<times; $i++){
prize = weight_rand(prize_arr);
if(prize.prize == '平板電腦')
{
pingban++;
}else if(prize.prize == '數(shù)碼相機'){
shuma++;
}else if(prize.prize == '音箱設備'){
yinxiang++;
}else if(prize.prize == '4G優(yōu)盤'){
youpan++;
}else if(prize.prize == '10Q幣'){
qb++;
}else if(prize.prize == '下次沒準就能中哦'){
xc++;
}
}
var stop = new Date().getTime();
console.log('平板電腦：'+pingban/times+', 數(shù)碼相機：'+shuma/times+', 音箱設備：'+yinxiang/times+', 4G優(yōu)盤：'+youpan/times+', 10Q幣：'+qb/times+', 下次沒準就能中哦：'+xc/times);
console.log('耗費時間：'+(stop-start)/1000+'秒');
該代碼已經(jīng)通過最大公約數(shù)對下標數(shù)組進行優(yōu)化，使用數(shù)字比模式已經(jīng)優(yōu)化到最小數(shù)值比例，百分比模式考慮性能消耗暫不支持2位小數(shù)。
寫完js版，于是很輕松改為php版本，經(jīng)過10萬次循環(huán)測試，發(fā)現(xiàn)for循環(huán)比foreach省時間，而非網(wǎng)上傳的foreach比for更快。但是總體來說，js的執(zhí)行速度是php的20倍左右，php的執(zhí)行時間約6秒，js的執(zhí)行時間約為0.346秒。
/**
* php數(shù)組實現(xiàn)權重概率分配，支持數(shù)字比模式(支持2位小數(shù))和百分比模式(不支持小數(shù)，最后一個元素多退少補)
* @param array $arr php數(shù)組，參數(shù)類型array(array(),array(),array()……)
* @return array 返回一個隨機元素，概率為其percent/所有percent之和，參數(shù)類型array()
* @author shuiguang
*/
function weight_rand($arr)
{
//參數(shù)arr元素必須含有percent屬性，參考如下所示
//$arr=array(array('name'=>'1','weight'=>1.5),array('name'=>'2','weight'=>1.5),array('name'=>'3','weight'=>1.5));
//$arr=array(array('name'=>'1','weight'=>'15%'),array('name'=>'2','weight'=>'25%'),array('name'=>'3','weight'=>'35%'));
//求出最大公約數(shù)以計算縮小倍數(shù)，perMode為百分比模式
$perMode = false;
$maxNum = 0;
//自定義求最小公約數(shù)方法
$gcd = function($a, $b)
{
$min = min($a, $b);
$max = max($a, $b);
$result = 1;
if($a === 0 || $b === 0)
{
return $max;
}
for($i=$min; $i>=1; $i--)
{
if($min % $i === 0 && $max % $i === 0)
{
$result = $i;
break;
}
}
return $result;
};
//使用傳地址可能會影響后面的結(jié)果，但是使用權重數(shù)組對應關系更省內(nèi)存
$weight_arr = array();
$arr_len = count($arr);
for($i=0; $i<$arr_len; $i++)
{
if(isset($arr[$i]['weight']))
{
if(strpos($arr[$i]['weight'], '%') !== false)
{
$per = floor(str_replace('%', '', $arr[$i]['weight']));
$perMode = true;
}else{
$per = floor($arr[$i]['weight']*100);
}
}else{
$per = 0;
}
$weight_arr[$i] = $per;
$maxNum = call_user_func($gcd, $maxNum, $per);
}
//數(shù)字比模式，3:5:7，其組成[0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
//百分比模式，元素所占百分比為15%，25%，35%
$index = array();
$total = 0;
if($perMode)
{
for($i=0; $i<$arr_len; $i++)
{
//$len表示存儲$arr下標的數(shù)據(jù)塊長度，已優(yōu)化至最小整數(shù)形式減小索引數(shù)組的長度
$len = $weight_arr[$i];
for ($j = 0; $j < $len; $j++)
{
//超過100%跳出，后面的舍棄
if($total >= 100)
{
break;
}
$index[] = $i;
$total++;
}
}
//使用最后一個元素補齊100%
while($total < 100)
{
$index[] = $arr_len-1;
$total++;
}
}else{
for($i=0; $i<$arr_len; $i++)
{
//len表示存儲arr下標的數(shù)據(jù)塊長度，已優(yōu)化至最小整數(shù)形式減小索引數(shù)組的長度
$len = $weight_arr[$i]/$maxNum;
for ($j = 0; $j < $len; $j++)
{
$index[] = $i;
}
$total += $len;
}
}
//隨機數(shù)值，其值為0-11的整數(shù)，數(shù)據(jù)塊根據(jù)權重分塊
$rand = floor(mt_rand(0, $total));
//修復php隨機函數(shù)可以取臨界值造成的bug
$rand = $rand == $total ? $total-1 : $rand;
return $arr[$index[$rand]];
}
$arr=array(array('name'=>'1','weight'=>1.5),array('name'=>'2','weight'=>1.5),array('name'=>'3','weight'=>1.5));
p(weight_rand($arr));
$arr=array(array('name'=>'1','weight'=>'15%'),array('name'=>'2','weight'=>'25%'),array('name'=>'3','weight'=>'35%'));
p(weight_rand($arr));
$prize_arr = array(
'0' => array('id'=>1, 'prize'=>'平板電腦', 'weight'=>1),
'1' => array('id'=>2, 'prize'=>'數(shù)碼相機', 'weight'=>5),
'2' => array('id'=>3, 'prize'=>'音箱設備', 'weight'=>10),
'3' => array('id'=>4, 'prize'=>'4G優(yōu)盤', 'weight'=>12),
'4' => array('id'=>5, 'prize'=>'10Q幣', 'weight'=>22),
'5' => array('id'=>6, 'prize'=>'下次沒準就能中哦', 'weight'=>50),
);
$start = time();
$result = array();
$times = 100000;
for($i=0; $i<$times; $i++)
{
$row = weight_rand($prize_arr);
if(array_key_exists($row['prize'], $result))
{
$result[$row['prize']] ++;
}else{
$result[$row['prize']] = 1;
}
}
$cost = time() - $start;
p($result);
p('耗費時間：'.$cost.'秒');
function p($var)
{
echo "<pre>";
if($var === false)
{
echo 'false';
}else if($var === ''){
print_r("''");
}else{
print_r($var);
}
echo "</pre>";
}
php版本如果只是使用整數(shù)數(shù)字比模式，完全不用考慮數(shù)字的放大與求最小公倍數(shù)的算法，只需要做簡單的累加即可，可以大大縮短執(zhí)行時間。
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