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法学在 JavaScript 中随机选择数组索引
从数组中随机选择索引的过程在各种 JavaScript 应用中至关重要，因为它使开发者能够在其代码中引入不可预测性和多样性。通过加入随机选择索引的能力，开发者可以增强其应用程序的动态性和多功能性，从而带来更具吸引力的用户体验。在本文中，我们将探讨在 JavaScript 中从数组中随机选择索引的细微之处，揭示潜在的技术和鲜为人知的方法，这些方法使开发者能够在其基于数组的操作中引入随机性。通过对这些概念的全面理解，开发者将掌握必要的知识，使他们的代码具有偶然性，并将他们的应用程序转变为引人入胜且不可预测的体验。
问题陈述
问题在于需要一种高效的 JavaScript 算法，能够从数组中随机提取索引，并且每个索引具有相等的概率。由于缺乏内置方法来实现此目的，因此产生了这一挑战。本文的主要目标是通过提出一种始终以最佳方式达到预期结果的算法来提供全面的解决方案。
示例输入：
考虑一个数组，例如 arr = [12, 45, 7, 89, 34, 56]，任务是从该数组中随机选择一个索引。
示例输出：
期望输出是一个单一的索引值，从给定数组中随机选择，例如 3，它表示数组中数字 89 的索引。
方法
在本文中，我们将看到在 JavaScript 中解决上述问题陈述的几种不同方法：
使用 Math.random() 和 Math.floor()
使用 Fisher-Yates (Knuth) 洗牌算法
使用水塘抽样算法
方法 1：使用 Math.random() 和 Math.floor()
要在 JavaScript 中随机选择数组中的索引，请使用 Math.random() 和 Math.floor() 函数。首先定义元素数组。使用 Math.random() 生成一个介于 0 到 1 之间的任意浮点数。将此随机数乘以数组的大小，以获得介于 0 和数组长度（不包括长度本身）之间的值。为了将小数转换为整数索引，请使用 Math.floor()。最后，使用获得的索引从数组中检索相应的元素，以便进行后续操作或处理。
示例
代码定义了一个名为 getRandomIndex 的函数，该函数在数组中生成一个随机索引。它使用 Math.random() 和 Math.floor() 获取 0 到数组长度之间的随机数。该函数返回此随机索引。定义函数后，代码创建一个数组，并使用数组作为参数调用 getRandomIndex，并将结果赋值给 randomIndex。然后，它访问 randomIndex 处的元素并将其赋值给 randomElement。最后，它使用 console.log() 和模板字面量将随机索引和元素记录到控制台。
function getRandomIndex(array) {
let randomIndex = Math.floor(Math.random() * array.length);
return randomIndex;
}
const array=[12, 52, 232, 112, 999, 34, 77, 94, 88];
const randomIndex=getRandomIndex(array);
const randomElement=array[randomIndex];
console.log(`Random Index: ${randomIndex}`);
console.log(`Random Element: ${randomElement}`);
输出
以下是控制台输出：
Random Index: 0 Random Element: 12
方法 2：使用 Fisher-Yates (Knuth) 洗牌算法
要在 JavaScript 中使用 Fisher-Yates 洗牌算法从数组中随机选择索引，首先定义数组。然后，用数组长度减一初始化一个变量。进入一个循环，直到当前索引变为零。在每次迭代中，生成 0 到当前索引之间的随机索引。将当前索引处的元素与随机索引处的元素交换。递减当前索引并继续循环，直到到达第一个索引。循环结束后，数组已被打乱。要从打乱的数组中选择随机索引，请在 0 到数组长度之间生成随机索引。
示例
提供的代码包括一个名为“getRandomIndex”的函数，该函数在指定范围内生成随机索引。它使用“Array.from”创建数组，并为每个元素分配其对应的索引。该函数使用 while 循环通过交换元素来洗牌数组。打乱的数组的第一个元素作为随机索引返回。在函数之外，定义一个数组，并调用“getRandomIndex”函数以获得随机索引和相应的元素。然后，代码使用模板字面量将随机索引和元素打印到控制台，以便于阅读输出。
function getRandomIndex(n) {
const array = Array.from({ length: n }, (_, index) => index);
var currentIndex = array.length;
var temporaryValue, randomIndex;
// While there remain elements to shuffle
while (currentIndex !== 0) {
// Pick a remaining element
randomIndex = Math.floor(Math.random() * currentIndex);
currentIndex -= 1;
// Swap with the current element
temporaryValue = array[currentIndex];
array[currentIndex] = array[randomIndex];
array[randomIndex] = temporaryValue;
}
// Return the first index
return array[0];
}
const array=[12, 52, 232, 112, 999, 34, 77, 94, 88];
const randomIndex=getRandomIndex(array.length);
const randomElement=array[randomIndex];
console.log(`Random Index: ${randomIndex}`);
console.log(`Random Element: ${randomElement}`);
输出
以下是控制台输出：
Random Index: 5 Random Element: 34
方法 3：使用水塘抽样算法
要在 JavaScript 中使用水塘抽样算法从数组中随机选择索引，请创建一个名为 getRandomIndex 的函数。初始化 currentIndex 和 randomIndex 变量。遍历数组，从索引 1 开始，并在 0 到 currentIndex 之间生成一个随机数。如果随机数小于 1 / (currentIndex + 1)，则将 randomIndex 更新为当前索引。在每次迭代中递增 currentIndex。循环结束后，返回 randomIndex 作为所选索引。即使对于大型数组，此算法也能确保所选索引的均匀分布，并且内存使用量恒定。
示例
代码包括一个名为“getRandomIndex”的函数，该函数在给定范围内生成随机索引。它是通过创建一个指定长度的数组来实现的，并将每个元素映射到其相应的索引。然后，该函数初始化变量以跟踪当前索引和随机索引。在循环中，在 0 到当前索引之间生成一个随机索引，并使用临时变量交换元素来洗牌。迭代所有元素后，该函数返回最后选择的索引。在其余代码中，使用数组长度调用“getRandomIndex”函数，并将结果存储在“randomIndex”中。检索并打印随机选择的索引处的值到控制台。
function getRandomIndex(n) {
const array = Array.from({ length: n }, (_, index) => index);
let currentIndex = 0;
let randomIndex;
for (let i = 0; i < array.length; i++) {
// Generate a random index between 0 and currentIndex (inclusive)
randomIndex = Math.floor(Math.random() * (currentIndex + 1));
// Swap elements at randomIndex and currentIndex
let temp = array[currentIndex];
array[currentIndex] = array[randomIndex];
array[randomIndex] = temp;
currentIndex++;
}
// Return the last selected index
return array[currentIndex - 1];
}
const array=[12, 52, 232, 112, 999, 34, 77, 94, 88];
const randomIndex=getRandomIndex(array.length);
const randomElement=array[randomIndex];
console.log(`Random Index: ${randomIndex}`);
console.log(`Random Element: ${randomElement}`);
输出
以下是控制台输出：
Random Index: 3 Random Element: 112
结论
总之，在 JavaScript 中从数组中随机选择索引的任务可以通过细致的实现有效地完成。使用合适的算法方法，例如使用 Fisher-Yates 洗牌或使用加密函数生成随机索引，可以促进选择过程中的偶然性和不可预测性。通过采用这些方法，开发者可以在他们的代码中融入一丝奇思妙想和趣味性，从而提升整体的用户体验。因此，通过利用这些鲜为人知的方法，JavaScript 程序员可以自信地赋予他们的数组以偶然性的魅力，营造出令人愉悦的意外和新颖的环境。
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