js如何实现数组元素随机采样 3种高效随机抽样方法助你轻松获取样本数据-js教程-PHP中文网

js如何实现数组元素随机采样 3种高效随机抽样方法助你轻松获取样本数据

裘德小鎮的故事

发布： 2025-06-30 19:40:02

原创

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数组随机采样有三种高效方法：1.fisher-yates shuffle改进版效率高，时间复杂度接近o(k)，通过交换元素实现随机采样；2.sort方法结合math.random实现简单但效率较低，时间复杂度为o(n log n)；3.使用set记录已选元素适用于样本量较小的情况，避免重复选择。根据数组大小、样本量、是否需保留原数组及性能要求选择合适方法，如数组很大或性能关键优先选第一种，样本小可用第三种，需保留原数组可创建副本。

js如何实现数组元素随机采样 3种高效随机抽样方法助你轻松获取样本数据

数组随机采样，简单说就是在数组中随机抽取若干个元素。实现方式有很多，但效率各有不同。这里分享三种我个人觉得比较高效且实用的方法，希望能帮到你。

解决方案

Fisher-Yates Shuffle 改进版 (最常用)

这方法的核心思想是每次从未处理的元素中随机选择一个，然后与当前位置的元素交换。这样保证每个元素被选中的概率相同。

function sampleArray(arr, sampleSize) {
  const n = arr.length;
  if (sampleSize > n) {
    throw new Error("Sample size cannot be greater than array length");
  }

  // 创建数组的副本，避免修改原数组
  const shuffled = [...arr];

  for (let i = 0; i < sampleSize; i++) {
    // 从剩余未处理的元素中随机选择一个
    const randomIndex = i + Math.floor(Math.random() * (n - i));

    // 交换当前位置和随机位置的元素
    [shuffled[i], shuffled[randomIndex]] = [shuffled[randomIndex], shuffled[i]];
  }

  // 返回前 sampleSize 个元素
  return shuffled.slice(0, sampleSize);
}

// 示例
const myArray = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
const sample = sampleArray(myArray, 3);
console.log(sample); // 输出类似 [3, 7, 1] 的结果，每次运行结果可能不同

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优点: 效率高，时间复杂度接近 O(k)，k 为 sampleSize。直接在原数组上操作（副本），空间复杂度低。
缺点: 会修改数组的副本，如果需要保持原数组不变，需要先复制一份。

使用 sort 方法 + Math.random (简单但效率较低)

利用数组的 sort 方法，结合 Math.random 来打乱数组，然后取前 sampleSize 个元素。
```
function sampleArraySort(arr, sampleSize) {
  const shuffled = [...arr].sort(() => Math.random() - 0.5); // 创建副本并打乱
  return shuffled.slice(0, sampleSize);
}

// 示例
const myArray = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
const sample = sampleArraySort(myArray, 3);
console.log(sample);
```
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- 优点: 实现简单，代码简洁。
- 缺点: 效率较低，sort 方法的时间复杂度通常是 O(n log n)，即使只需要少量样本。Math.random() - 0.5 这种写法在某些JS引擎下可能导致性能问题。

使用 Set 记录已选元素 (适用于样本量较小的情况)

这种方法适用于从一个相对较大的数组中抽取少量样本的情况。使用 Set 数据结构来记录已经选择的元素，避免重复选择。

function sampleArraySet(arr, sampleSize) {
  const n = arr.length;
  if (sampleSize > n) {
    throw new Error("Sample size cannot be greater than array length");
  }

  const sample = [];
  const seen = new Set();

  while (sample.length < sampleSize) {
    const randomIndex = Math.floor(Math.random() * n);
    if (!seen.has(randomIndex)) {
      sample.push(arr[randomIndex]);
      seen.add(randomIndex);
    }
  }

  return sample;
}

// 示例
const myArray = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
const sample = sampleArraySet(myArray, 3);
console.log(sample);

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