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js数组实现权重概率分配

今天写了一个js控制页面轮播的功能,如果仅仅使用队列很简单,但是考虑到为每一个页面分配权重的是否变的异常复杂,使用switch和if else也无法解决,于是想到使用js数组实现,思路是将各个轮播的页面抽象成一个对象,各个对象需要手动指定权重值,然后组成一个数组,使用下面封装的函数,将会根据各个对象相应的权重概率返回一个对象,代码如下:

/**
* 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]];
}


上面的方法虽然可行,可是遇到这样一个问题:对于一般复杂的分配情况如1:1:1分配(相对值)可以满足,如果遇到15%,25%,35%剩余等精确权重分配(绝对值)无法满足。因为去计算15%:25%:35%:剩余的比例很是麻烦,于是我将上面的函数继续修改,添加了百分比模式,比如上面的例子,分配了上面明确的百分数之后,剩余的百分比将给最后一个元素,而不用计算最后一个元素占的百分数,也不用计算各个元素的比例。代码如下:


/**
* 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');


该代码已经通过最大公约数对下标数组进行优化,使用数字比模式已经优化到最小数值比例,百分比模式考虑性能消耗暂不支持2位小数。


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写完js版,于是很轻松改为php版本,经过10万次循环测试,发现for循环比foreach省时间,而非网上传的foreach比for更快。但是总体来说,js的执行速度是php的20倍左右,php的执行时间约6秒,js的执行时间约为0.346秒。

<?php
/**
* 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]];
}


php版本如果只是使用整数数字比模式,完全不用考虑数字的放大与求最小公倍数的算法,只需要做简单的累加即可,可以大大缩短执行时间。

教程网址:http://blog.zhengshuiguang.com/php/weight-rand.html

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标签:weight rand 权重 概率 轮播

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