js數組的權重機率分配方法介紹
- 巴扎黑原創
- 2017-09-13 09:19:561604瀏覽
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，但是考慮到為每個頁面分配權重的是否變的異常複雜，使用switch和if else也無法解決，於是想到使用js數組實作
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，但是考慮到為每個頁面分配權重的是否變的異常複雜，使用switch和if else也無法解決，於是想到使用js數組實現，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，然後組成一個數組，使用下面封裝的函數，將會根據各個對象相應的權重機率回傳一個對象，代碼如下：
/**
* js数组实现权重概率分配
* @param Array arr js数组，参数类型[Object,Object,Object……]
* @return Array 返回一个随机元素，概率为其percent/所有percent之和，参数类型Object
* @author shuiguang
*/
function weight_rand(arr){
//参数arr元素必须含有percent属性，参考如下所示
/*
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;
//下标标记数组，按照上面的例子，单倍情况下其组成为[1,2,2,3,4,4]
var index = new Array();
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
//判断元素的权重，为了实现小数权重，先将所有的值放大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;
}
//随机数值，其值介于0-5的整数
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：對於一般複雜的分配情況如1:1:1分配（相對值）可以滿足，如果遇到15%,25%,35%剩餘等精確權重分配（絕對值）無法滿足。因為去計算15%:25%:35%:剩餘的比例很是麻煩，於是我將上面的函數繼續修改，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之後，剩餘的百分比將給最後一個元素，不用計算最後一個元素佔的百分數，也不用計算各元素的比例。程式碼如下：
/**
* js数组实现权重概率分配，支持数字比模式(支持2位小数)和百分比模式(不支持小数，最后一个元素多退少补)
* @param Array arr js数组，参数类型[Object,Object,Object……]
* @return Array 返回一个随机元素，概率为其weight/所有weight之和，参数类型Object
* @author shuiguang
*/
function weight_rand(arr){
//参数arr元素必须含有weight属性，参考如下所示
//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%'}];
//求出最大公约数以计算缩小倍数，perMode为百分比模式
var per;
var maxNum = 0;
var perMode = false;
//自定义Math求最小公约数方法
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元素对象拷贝仍然会造成浪费，但是使用权重数组对应关系更省内存
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);
}
//数字比模式，3:5:7，其组成[0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
//百分比模式，元素所占百分比为15%，25%，35%
var index = new Array();
var total = 0;
var len = 0;
if(perMode){
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
//len表示存储arr下标的数据块长度，已优化至最小整数形式减小索引数组的长度
len = weight_arr[i];
for (j = 0; j < len; j++){
//超过100%跳出，后面的舍弃
if(total >= 100){
break;
}
index.push(i);
total++;
}
}
//使用最后一个元素补齐100%
while(total < 100){
index.push(arr.length-1);
total++;
}
}else{
for (i = 0; i < arr.length; i++) {
//len表示存储arr下标的数据块长度，已优化至最小整数形式减小索引数组的长度
len = weight_arr[i]/maxNum;
for (j = 0; j < len; j++){
index.push(i);
}
total += len;
}
}
//随机数值，其值为0-11的整数，数据块根据权重分块
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':'平板电脑', 'weight':1},
{'id':2, 'prize':'数码相机', 'weight':2},
{'id':3, 'prize':'音箱设备', 'weight':10},
{'id':4, 'prize':'4G优盘', 'weight':12},
{'id':5, 'prize':'10Q币', 'weight':22},
{'id':6, 'prize':'下次没准就能中哦', '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 == '平板电脑')
{
pingban++;
}else if(prize.prize == '数码相机'){
shuma++;
}else if(prize.prize == '音箱设备'){
yinxiang++;
}else if(prize.prize == '4G优盘'){
youpan++;
}else if(prize.prize == '10Q币'){
qb++;
}else if(prize.prize == '下次没准就能中哦'){
xc++;
}
}
var stop = new Date().getTime();
console.log('平板电脑：'+pingban/times+', 数码相机：'+shuma/times+', 音箱设备：'+yinxiang/times+', 4G优盘：'+youpan/times+', 10Q币：'+qb/times+', 下次没准就能中哦：'+xc/times);
console.log('耗费时间：'+(stop-start)/1000+'秒');程式碼已經透過最大公約數對下標數組進行最佳化，使用數字比模式已經優化到最小數值比例，百分比模式考慮效能消耗暫不支援2位小數。
寫完js版，於是很輕鬆改為php版本，經過10萬次循環測試，發現for循環比foreach省時間，而非網上傳的foreach比for更快。但整體來說，js的執行速度是php的20倍左右，php的執行時間約6秒，js的執行時間約為0.346秒。
/**
* php数组实现权重概率分配，支持数字比模式(支持2位小数)和百分比模式(不支持小数，最后一个元素多退少补)
* @param array $arr php数组，参数类型array(array(),array(),array()……)
* @return array 返回一个随机元素，概率为其percent/所有percent之和，参数类型array()
* @author shuiguang
*/
function weight_rand($arr)
{
//参数arr元素必须含有percent属性，参考如下所示
//$arr=array(array('name'=>'1','weight'=>1.5),array('name'=>'2','weight'=>1.5),array('name'=>'3','weight'=>1.5));
//$arr=array(array('name'=>'1','weight'=>'15%'),array('name'=>'2','weight'=>'25%'),array('name'=>'3','weight'=>'35%'));
//求出最大公约数以计算缩小倍数，perMode为百分比模式
$perMode = false;
$maxNum = 0;
//自定义求最小公约数方法
$gcd = function($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;
};
//使用传地址可能会影响后面的结果，但是使用权重数组对应关系更省内存
$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);
}
//数字比模式，3:5:7，其组成[0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
//百分比模式，元素所占百分比为15%，25%，35%
$index = array();
$total = 0;
if($perMode)
{
for($i=0; $i<$arr_len; $i++)
{
//$len表示存储$arr下标的数据块长度，已优化至最小整数形式减小索引数组的长度
$len = $weight_arr[$i];
for ($j = 0; $j < $len; $j++)
{
//超过100%跳出，后面的舍弃
if($total >= 100)
{
break;
}
$index[] = $i;
$total++;
}
}
//使用最后一个元素补齐100%
while($total < 100)
{
$index[] = $arr_len-1;
$total++;
}
}else{
for($i=0; $i<$arr_len; $i++)
{
//len表示存储arr下标的数据块长度，已优化至最小整数形式减小索引数组的长度
$len = $weight_arr[$i]/$maxNum;
for ($j = 0; $j < $len; $j++)
{
$index[] = $i;
}
$total += $len;
}
}
//随机数值，其值为0-11的整数，数据块根据权重分块
$rand = floor(mt_rand(0, $total));
//修复php随机函数可以取临界值造成的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'=>'平板电脑', 'weight'=>1),
'1' => array('id'=>2, 'prize'=>'数码相机', 'weight'=>5),
'2' => array('id'=>3, 'prize'=>'音箱设备', 'weight'=>10),
'3' => array('id'=>4, 'prize'=>'4G优盘', 'weight'=>12),
'4' => array('id'=>5, 'prize'=>'10Q币', 'weight'=>22),
'5' => array('id'=>6, 'prize'=>'下次没准就能中哦', '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('耗费时间：'.$cost.'秒');
function p($var)
{
echo "<pre class="brush:php;toolbar:false">";
if($var === false)
{
echo 'false';
}else if($var === ''){
print_r("''");
}else{
print_r($var);
}
echo "";
}php版本如果只是使用整數數字比模式，完全不用考慮數字的放大與求最小公倍數的演算法，只需要做簡單的累加即可，可以大大縮短執行時間。
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