JavaScript中生成不重复随机数的有效方法：利用Set数据结构

本教程详细介绍了如何在javascript中高效生成一组不重复的随机数。针对传统随机数生成方法可能产生重复值的问题，文章提出并演示了利用`set`数据结构自动去重的解决方案。通过迭代向`set`中添加随机数直至达到指定数量，确保了结果的唯一性，并提供了完整的代码示例及使用注意事项。

在前端开发中，我们经常需要生成随机数。然而，当需要生成一组不重复的随机数时，简单的重复调用 Math.random() 函数并将其结果存储到数组中，往往会遇到重复数字的问题。本文将深入探讨这一问题，并提供一个基于JavaScript Set 数据结构的优雅解决方案。

传统随机数生成方法的局限性

考虑一个常见的场景：我们需要生成6个介于1到60之间的随机数。一个直观的实现方式可能是这样的：

function sorteioTradicional() {
  const numeroAleatorio = (min, max) => {
    // 生成 [min, max] 范围内的整数
    return Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
  };

  const gerarNumeros = n => {
    const resultado = [];
    for (let i = 0; i < n; ++i) {
      resultado.push(numeroAleatorio(1, 60));
    }
    return resultado;
  };

  document.getElementById("resultado").innerHTML = gerarNumeros(6);
}

这段代码通过循环调用 numeroAleatorio 函数来生成指定数量的随机数。然而，由于每次调用 numeroAleatorio 都是一个独立的随机事件，它无法保证生成的新数字与之前生成的数字不重复。因此，在多次运行后，我们很可能会观察到输出结果中存在重复的数字。

利用Set实现唯一随机数生成

为了解决重复数字的问题，我们可以利用JavaScript内置的 Set 数据结构。Set 是一种集合类型，它只存储唯一的值，任何尝试添加重复值的操作都将被忽略。这一特性使其成为生成不重复随机数的理想工具。

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1. 创建一个空的 Set 实例。
2. 在一个循环中，不断生成随机数并将其添加到 Set 中。
3. 由于 Set 会自动处理重复项，我们只需要持续添加，直到 Set 的大小达到我们所需的唯一数字数量。
4. 最后，将 Set 转换回数组形式以便于使用和显示。

代码实现

下面是使用 Set 改进后的随机数生成函数：

function sorteio() {
  /**
   * 生成指定范围内指定数量的不重复随机数
   * @param {number} min 最小值（包含）
   * @param {number} max 最大值（包含）
   * @param {number} count 需要生成的随机数数量
   * @returns {Array<number>} 包含不重复随机数的数组
   */
  const getRandomUniqueNumbers = (min, max, count) => {
    const result = new Set(); // 使用Set来存储唯一值
    // 循环直到Set的大小达到所需的数量
    while (result.size < count) {
      // 生成 [min, max] 范围内的随机整数
      const randomNumber = Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
      result.add(randomNumber); // 将随机数添加到Set中，Set会自动处理重复
    }
    return [...result]; // 将Set转换为数组并返回
  };

  // 假设我们需要生成6个1到60之间的不重复随机数
  const numerosUnicos = getRandomUniqueNumbers(1, 60, 6);
  document.getElementById("resultado").innerHTML = numerosUnicos.join(', '); // 显示结果
}

HTML结构

为了配合上述JavaScript函数，前端页面需要一个按钮来触发随机数生成，以及一个元素来显示结果：

<button onclick="sorteio()">生成不重复随机数</button>
<h1 id="resultado"></h1>

当用户点击“生成不重复随机数”按钮时，sorteio 函数将被调用，它会生成6个1到60之间不重复的随机数，并将它们显示在 <h1> 标签中。

注意事项

1. 范围与数量的匹配： getRandomUniqueNumbers 函数是一个“朴素”的实现，它没有检查 count 是否大于 min 和 max 之间可能存在的唯一数字的总数。例如，如果你尝试从1到10之间生成15个不重复的数字，while (result.size < count) 循环将永远不会结束，因为它不可能找到15个唯一的数字。在实际应用中，你可能需要添加一个检查来避免这种情况，例如：

   if (count > (max - min + 1)) {
       console.warn("请求的唯一随机数数量超过了可能的范围！");
       return []; // 或者抛出错误
   }

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2. 性能考量： 对于较小的范围和数量（如1-60之间取6个），Set 的方案效率非常高。然而，如果范围非常大而所需数量接近范围上限，或者范围很小而所需数量接近范围上限，while 循环可能会因为频繁生成重复数字而导致性能下降。在极端情况下，例如从1到1000000中取999999个不重复的数字，更优化的算法可能是先生成一个包含所有可能数字的数组，然后对其进行洗牌（Fisher-Yates shuffle）并取出所需数量。但对于大多数常见用例，Set 方法已足够高效且简洁。

总结

通过利用JavaScript的 Set 数据结构，我们可以简洁而有效地解决生成不重复随机数的问题。这种方法避免了手动检查重复的复杂性，使代码更加清晰和易于维护。在实现时，请务必考虑随机数范围和所需数量之间的关系，以确保程序的健壮性。

以上就是JavaScript中生成不重复随机数的有效方法：利用Set数据结构的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！