Math.random()

자바스크립트에는 Math.random() 이라는 메서드가 있다. 이 메서드를 이용하면 0 이상 1 미만의 임의 난수를 생성할 수 있다.

단순하게 배열에서 랜덤으로 항목을 추출하는 방법은 아래와 같이 간단하게 만들 수 있다.

/**
 * Get random index from an array.
 * @param array - An array to get index.
 * @returns {number} A random index between `0` to `array.length`.
 */
function getRandomIndexFromArray(array) {
  return Math.floor(Math.random() * array.length);
}

const fruits = ['Apple', 'Banana', 'Orange', 'Grape'];

// This will return different result between `0` to `fruits.length`.
console.log(getRandomIndexFromArray(fruits));

하지만 이 경우는 사실 모든 항목이 같은 확률로 추첨되는 것이나 마찬가지다.

그렇다면 만약 결과값의 횟수가 사과 > 바나나 > 오렌지 > 포도 순서가 되게 하려면 어떻게 하면 될까?

항목 수에 따른 통제

간단한 편법으로는, 배열에 더 많이 추출하고 싶은 항목을 더 많이 넣으면 된다.

// 4 Apples, 3 Bananas, 2 Oranges, 1 Grape.
// The `getRandomIndexFromArray()` method will pick
// `Apple` more than `Banana`, `Banana` more than `Orange`, `Orange` more than `Grape`.
const fruits = [
  'Apple',
  'Apple',
  'Apple',
  'Apple',
  'Banana',
  'Banana',
  'Banana',
  'Orange',
  'Orange',
  'Grape',
];

무식한 방법이지만 아주 간단하게 해결할 수 있다.

만약 사과를 20%의 확률, 바나나를 40%의 확률, 오렌지를 5%의 확률, 포도를 35%의 확률로 추출하고 싶다면 사과 20개, 바나나 40개, 오렌지 5개, 포도 35개를 배열에 때려넣으면 된다.

하지만 이는 분명한 메모리 낭비고 만약 소수점 단위의 확률까지 다루게 된다면 수 천, 수 만 개의 항목을 배열에 때려넣어야 한다.

항목 별 확률에 따른 통제

로또 번호는 다들 알다시피 45개가 존재하고, 내가 만든 사이트는 기존 당첨 내역을 통계삼아 각 번호별로 적절한 확률을 부여해 추출하기 때문에 위와 같은 방법은 적절하지 않았다.

그리하여 생각해낸 방법이 각 항목별로 확률을 입력하고, 그 확률에 따라 번호를 추출하는 것이었다.

/**
 * Get random index from an array with percentages.
 * @param array - An array to get index.
 * @param percentages - An array of percentage for each item in array. The total of every items should be `1`.
 * @returns {number} A random index between `0` to `array.length`.
 */
function getRandomIndexFromArrayByPercentage(array, percentages) {
  const transformedPercentages = [];
  
  percentages.forEach((percentage, index) => {
    const previousPercentage = transformedPercentages[index - 1] || 0;
    
    transformedPercentages.push(previousPercentage + percentage);
  });
  
  const random = Math.random();
  
  return transformedPercentages.findIndex((percentage, index) => {
    const previousPercentage = transformedPercentages[index - 1] || 0;
    
    return random >= previousPercentage && random < percentage;
  });
}

const fruits = ['Apple', 'Banana', 'Orange', 'Grape'];
const percentages = [0.2, 0.4, 0.05, 0.35];

console.log(getRandomIndexFromArrayByPercentage(fruits, percentages));

위의 getRandomIndexFromArrayByPercentage() 함수는 첫 번째 파라미터로 인덱스 값을 추출할 배열을 받고, 두 번째 파라미터로 각 배열 항목에 대한 확률 값을 담고있는 배열을 받는다. percentages 배열의 모든 값을 더하면 1이 되어야 한다.

const transformedPercentages = [];

percentages.forEach((percentage, index) => {
  const previousPercentage = transformedPercentages[index - 1] || 0;
  
  transformedPercentages.push(previousPercentage + percentage);
});

함수 내에서 맨 처음으로 하는 일은 percentages를 forEach() 메서드로 루프하면서 transformedPercentages에 값을 저장하는 것이다. 이 때 forEach() 콜백 함수에서는 현재 인덱스 이전의 인덱스를 이용해 previousPercentage를 가져오고 이 값을 현재 인덱스의 percentage와 더하여 transformedPercentages에 저장하는데, 위에서 봤던 [0.2, 0.4, 0.05, 0.35] 값은 [0.2, 0.6000000000000001, 0.6500000000000001, 1]로 저장된다.

만약 현재 인덱스가 0이라면 이전 값이 없기 때문에 || 기호를 이용해 previousPercentage의 기본값을 0으로 지정해준다.

const random = Math.random();

return transformedPercentages.findIndex((percentage, index) => {
  const previousPercentage = transformedPercentages[index - 1] || 0;
  
  return random >= previousPercentage && random < percentage;
});

그 다음은 Math.random() 메서드를 이용해 난수를 생성하고 transformedPercentages 배열에서 findIndex() 메서드를 이용해 해당 난수가 포함되는 범위의 인덱스를 찾아내는 것이다.

findIndex() 콜백 함수에서는 난수가 transformedPercentages의 이전 인덱스 값과 현재 인덱스 값 사이에 있는지 확인하고 만약 그렇다면 true를 리턴하여 인덱스 값을 얻어내도록 한다.

이때도 역시 현재 인덱스가 0일 때 이전 값이 없기 때문에 previousPercentage에 기본값 0을 설정해줘야 한다.

마무리

확률에 따라 배열에서 항목을 추출하는 함수를 간단하게 구현해보았다. 그런데 중간에 보면 [0.2, 0.4, 0.05, 0.35] 값이 [0.2, 0.6000000000000001, 0.6500000000000001, 1]로 변환된다고 한 부분이 있는데, 0.6과 0.65에 붙은 0.0000000000000001은 오타가 아니다. 자바스크립트는 소수점 계산이 정확하지 않기 때문에 발생하는 오차인데, 이 정도는 별 의미가 없기 때문에 너그러이 넘어가도록 하자.

그리고 로또번호추첨기는 추가적인 기능 업데이트를 앞두고 있으니 우리 모두 부자가 되기 위해 자주 방문해보자.

자바스크립트 확률에 따라 추첨하기 Extract an item according to percentage

Math.random()

항목 수에 따른 통제

항목 별 확률에 따른 통제

마무리