关于JavaScript的数组随机排序

之前再做数组的随机排序问题，潜意识想到的第一个方法就是产生随机下标排序。曾经网上一直流传着这样一个写法：

function shuffle(arr) { 
   arr.sort(function () { 
      return Math.random() - 0.5; 
   }); 
}

之前一直觉得这种方法简单，但是后来总结时，再思考，每个元素仍然有很大机率在它原来的位置附近出现，他好像不是真正的随机排序。

探索

看了一下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，对短数组使用的是插入排序，对长数组则使用了快速排序。至此，也就能理解为什么() => Math.random() - 0.5并不能真正随机打乱数组排序了。

(源码中说的是对长度小于等于 22 的使用插入排序，大于 22 的使用快排，但实际测试结果显示分界长度是 10。)

解决方案

既然(a, b) => Math.random() - 0.5的问题是不能保证针对同一组a、b每次返回的值相同，那么我们不妨将数组元素改造一下，比如将每个元素i改造为：

let new_i = { 
    v: i, 
    r: Math.random() 
};

完整代码：

function shuffle(arr) { 
    //将原数组改为对象数组（值、随机编号 为对象的两个属性）
    let new_arr = arr.map(i => ({v: i, r: Math.random()})); 
   //将对象数组 按照随机编号进行排序
    new_arr.sort((a, b) => a.r - b.r); 
    //将数组提取出v值，插入到原数组中
    arr.splice(0, arr.length, ...new_arr.map(i => i.v)); 
} 

let a = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j']; 
let n = 10000; 
let count = (new Array(a.length)).fill(0); 

for (let i = 0; i < n; i ++) {  
    shuffle(a); 
    count[a.indexOf('a')]++;  
} 
console.log(count);

多次验证，这个方法足够随机了。但在性能上并不是很好，需要遍历几次数组，还要对数组进行splice等操作。

方法二： (Fisher–Yates shuffle费雪耶兹随机置乱算法) ！！！推荐

考察Lodash 库中的 shuffle 算法，注意到它使用的实际上是Fisher–Yates 洗牌算法。

算法思想：从0~i（i的变化为 n-1到0递减）中随机取得一个下标，和最后一个元素（i）交换。

function shuffle(arr) { 
  var i = arr.length, t, j; 
  while (i) { 
    j = Math.floor(Math.random() * i--); //!!!
    t = arr[i]; 
    arr[i] = arr[j]; 
    arr[j] = t; 
  } 
}

es6版本：

function shuffle(arr) { 
    let i = arr.length; 
    while (i) { 
        let j = Math.floor(Math.random() * i--); 
        [arr[j], arr[i]] = [arr[i], arr[j]]; 
    } 
}