如何在js代码中消灭for循环实例详解


Posted in Javascript onJuly 29, 2018

前言

这篇文章基于我在公司内部分享会整理而成。欢迎探讨补充。

补充一:看来很多人没看完文章就评论了。我在文章末尾说了,是不写 for 循环,不是不用 for 循环。简单陈述不写 for 循环的理由:for 循环易读性差,而且鼓励写指令式代码和执行副作用。更多参考这篇文章

补充二:回应大家的一些反对意见。本来准备专门写文章回应的,但是没时间,就简短回复,直接扔链接了。

1、for 循环性能最好。回应:微观层面的代码性能优化,不是你应该关注的。我在文章中演示了,对百万级数据的操作,reduce 只比 for 循环慢 8 ms,可忽略不计。如果你要操作更大的数据,要考虑下换语言了。

  • Fast code is NOT important
  • The Sad Tragedy of Micro-Optimization Theater
  • Ditching the Micro-Optimization Fetish

2、不用 for 循环不能 break。回应:用递归。我在这篇文章里有解释怎样解决递归爆栈。

3、框架都用 for 循环!回应:框架考虑的场景和你不一样。React 和 Vue 还用 class 来创建对象呢。你该跟着学吗?事实上你应该用工厂函数。Class vs Factory function: exploring the way forward

一,用好 filter,map,和其它 ES6 新增的高阶遍历函数

问题一:

将数组中的空值去除

const arrContainsEmptyVal = [3, 4, 5, 2, 3, undefined, null, 0, ""];

答案:

const compact = arr => arr.filter(Boolean);

问题二:

将数组中的 VIP 用户余额加 10

const VIPUsers = [
 { username: "Kelly", isVIP: true, balance: 20 },
 { username: "Tom", isVIP: false, balance: 19 },
 { username: "Stephanie", isVIP: true, balance: 30 }
];

答案:

VIPUsers.map(
 user => (user.isVIP ? { ...user, balance: user.balance + 10 } : user)
);

问题三:

判断字符串中是否含有元音字母

const randomStr = "hdjrwqpi";

答案:

const isVowel = char => ["a", "e", "o", "i", "u"].includes(char);
const containsVowel = str => [...str].some(isVowel);

 
containsVowel(randomStr);

问题四:

判断用户是否全部是成年人

const users = [
 { name: "Jim", age: 23 },
 { name: "Lily", age: 17 },
 { name: "Will", age: 25 }
];

答案:

users.every(user => user.age >= 18);

问题五:

找出上面用户中的未成年人

答案:

const findTeen = users => users.find(user => user.age < 18);

findTeen(users);

问题六:

将数组中重复项清除

const dupArr = [1, 2, 3, 3, 3, 3, 6, 7];

答案:

const uniq = arr => [...new Set(arr)];

uniq(dupArr);

问题七:

生成由随机整数组成的数组,数组长度和元素大小可自定义

答案:

const genNumArr = (length, limit) =>
 Array.from({ length }, _ => Math.floor(Math.random() * limit));

genNumArr(10, 100);

二,理解和熟练使用 reduce

问题八:

不借助原生高阶函数,定义 reduce

答案:

const reduce = (f, acc, arr) => {
 if (arr.length === 0) return acc;
 const [head, ...tail] = arr;
 return reduce(f, f(head, acc), tail);
};

问题九:

将多层数组转换成一层数组

const nestedArr = [1, 2, [3, 4, [5, 6]]];

答案:

const flatten = arr =>
 arr.reduce(
 (flat, next) => flat.concat(Array.isArray(next) ? flatten(next) : next),
 []
 );

问题十:

将下面数组转成对象,key/value 对应里层数组的两个值

const objLikeArr = [["name", "Jim"], ["age", 18], ["single", true]];

答案:

const fromPairs = pairs =>
 pairs.reduce((res, pair) => ((res[pair[0]] = pair[1]), res), {});

fromPairs(objLikeArr);

问题十一:

取出对象中的深层属性

const deepAttr = { a: { b: { c: 15 } } };

答案:

const pluckDeep = path => obj =>
 path.split(".").reduce((val, attr) => val[attr], obj);

pluckDeep("a.b.c")(deepAttr);

问题十二:

将用户中的男性和女性分别放到不同的数组里:

const users = [
 { name: "Adam", age: 30, sex: "male" },
 { name: "Helen", age: 27, sex: "female" },
 { name: "Amy", age: 25, sex: "female" },
 { name: "Anthony", age: 23, sex: "male" },
];

答案:

const partition = (arr, isValid) =>
 arr.reduce(
 ([pass, fail], elem) =>
 isValid(elem) ? [[...pass, elem], fail] : [pass, [...fail, elem]],
 [[], []],
 );
 
const isMale = person => person.sex === "male";

const [maleUser, femaleUser] = partition(users, isMale);

问题十三:

reduce 的计算过程,在范畴论里面叫 catamorphism,即一种连接的变形。和它相反的变形叫 anamorphism。现在我们定义一个和 reduce 计算过程相反的函数 unfold(注:reduce 在 Haskell 里面叫 fold,对应 unfold)

const unfold = (f, seed) => {
 const go = (f, seed, acc) => {
 const res = f(seed);
 return res ? go(f, res[1], acc.concat(res[0])) : acc;
 };
 return go(f, seed, []);
};

根据这个 unfold 函数,定义一个 Python 里面的 range 函数。

答案:

const range = (min, max, step = 1) =>
 unfold(x => x < max && [x, x + step], min);

三,用递归代替循环

问题十四:

将两个数组每个元素一一对应相加

const num1 = [3, 4, 5, 6, 7];
const num2 = [43, 23, 5, 67, 87];

答案:

const zipWith = f => xs => ys => {
 if (xs.length === 0 || ys.length === 0) return [];
 const [xHead, ...xTail] = xs;
 const [yHead, ...yTail] = ys;
 return [f(xHead)(yHead), ...zipWith(f)(xTail)(yTail)];
};

const add = x => y => x + y;

zipWith(add)(num1)(num2);

问题十五:

将 Stark 家族成员提取出来。注意,目标数据在数组前面,使用 filter 方法遍历整个数组是浪费。

const houses = [
 "Eddard Stark",
 "Catelyn Stark",
 "Rickard Stark",
 "Brandon Stark",
 "Rob Stark",
 "Sansa Stark",
 "Arya Stark",
 "Bran Stark",
 "Rickon Stark",
 "Lyanna Stark",
 "Tywin Lannister",
 "Cersei Lannister",
 "Jaime Lannister",
 "Tyrion Lannister",
 "Joffrey Baratheon"
];

答案:

const takeWhile = f => ([head, ...tail]) =>
 f(head) ? [head, ...takeWhile(f)(tail)] : [];

const isStark = name => name.toLowerCase().includes("stark");

takeWhile(isStark)(houses);

四,使用高阶函数遍历数组时可能遇到的陷阱

问题十六:

从长度为 100 万的随机整数组成的数组中取出偶数,再把所有数字乘以 3

// 用我们刚刚定义的辅助函数来生成符合要求的数组
const bigArr = genNumArr(1e6, 100);

能运行的答案:

const isOdd = num => num % 2 === 0;
const triple = num => num * 3;

bigArr.filter(isOdd).map(triple);

注意,上面的解决方案将数组遍历了两次,无疑是浪费。如果写 for 循环,只用遍历一次:

const results = [];
for (let i = 0; i < bigArr.length; i++) {
 if (isOdd(bigArr[i])) {
 results.push(triple(bigArr[i]));
 }
}

在我的电脑上测试,先 filter 再 map 的方法耗时 105.024 ms,而采用 for 循环的方法耗时仅 25.598 ms!那是否说明遇到此类情况必须用 for 循环解决呢? No!

五,死磕到底,Transduce!

我们先用 reduce 来定义 filter 和 map,至于为什么这样做等下再解释。

const filter = (f, arr) =>
 arr.reduce((acc, val) => (f(val) && acc.push(val), acc), []);

const map = (f, arr) => arr.reduce((acc, val) => (acc.push(f(val)), acc), []);

重新定义的 filter 和 map 有共有的逻辑。我们把这部分共有的逻辑叫做 reducer。有了共有的逻辑后,我们可以进一步地抽象,把 reducer 抽离出来,然后传入 filter 和 map:

const filter = f => reducer => (acc, value) => {
 if (f(value)) return reducer(acc, value);
 return acc;
};

const map = f => reducer => (acc, value) => reducer(acc, f(value));

现在 filter 和 map 的函数 signature 一样,我们就可以进行函数组合(function composition)了。

const pushReducer = (acc, value) => (acc.push(value), acc);

bigNum.reduce(map(triple)(filter(isOdd)(pushReducer)), []);

但是这样嵌套写法易读性太差,很容易出错。我们可以写一个工具函数来辅助函数组合:

const pipe = (...fns) => (...args) => fns.reduce((fx, fy) => fy(fx), ...args);

然后我们就可以优雅地组合函数了:

bigNum.reduce(
 pipe(
 filter(isOdd),
 map(triple)
 )(pushReducer),
 []
);

经过测试(用 console.time()/console.timeEnd()),上面的写法耗时 33.898 ms,仅比 for 循环慢 8 ms。为了代码的易维护性和易读性,这点性能上的微小牺牲,我认为是可以接受的。

这种写法叫 transduce。有很多工具库提供了 transducer 函数。比如 transducers-js。除了用 transducer 来遍历数组,还能用它来遍历对象和其它数据集。功能相当强大。

六,for 循环和 for ... of 循环的区别

for ... of 循环是在 ES6 引入 Iterator 后,为了遍历 Iterable 数据类型才产生的。EcmaScript 的 Iterable 数据类型有数组,字符串,Set 和 Map。for ... of 循环属于重型的操作(具体细节我也没了解过),如果用 AirBNB 的 ESLint 规则,在代码中使用 for ... of 来遍历数组是会被禁止的。

那么,for ... of 循环应该在哪些场景使用呢?目前我发现的合理使用场景是遍历自定义的 Iterable。来看这个题目:

问题十七:

将 Stark 家族成员名字遍历,每次遍历暂停一秒,然后将当前遍历的名字打印来,遍历完后回到第一个元素再重新开始,无限循环。

const starks = [
 "Eddard Stark",
 "Catelyn Stark",
 "Rickard Stark",
 "Brandon Stark",
 "Rob Stark",
 "Sansa Stark",
 "Arya Stark",
 "Bran Stark",
 "Rickon Stark",
 "Lyanna Stark"
];

答案:

function* repeatedArr(arr) {
 let i = 0;
 while (true) {
 yield arr[i++ % arr.length];
 }
}

const infiniteNameList = repeatedArr(starks);

const wait = ms =>
 new Promise(resolve => {
 setTimeout(() => {
 resolve();
 }, ms);
 });

(async () => {
 for (const name of infiniteNameList) {
 await wait(1000);
 console.log(name);
 }
})();

七,放弃倔强,实在需要用 for 循环了

前面讲到的问题基本覆盖了大部分需要使用 for 循环的场景。那是否我们可以保证永远不用 for 循环呢?其实不是。我讲了这么多,其实是在鼓励大家不要写 for 循环,而不是不用 for 循环。我们常用的数组原型链上的 map,filter 等高阶函数,底层其实是用 for 循环实现的。在需要写一些底层代码的时候,还是需要写 for 循环的。来看这个例子:

Number.prototype[Symbol.iterator] = function*() {
 for (let i = 0; i <= this; i++) {
 yield i;
 }
};

[...6]; // [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]

注意,这个例子只是为了好玩。生产环境中不要直接修改 JS 内置数据类型的原型链。原因是 V8 引擎有一个原型链快速推测机制,修改原型链会破坏这个机制,造成性能问题。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对三水点靠木的支持。

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