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。

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>";
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。

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