Циклы JavaScript. Циклы и итерации
Циклы
Чтобы понять действие условных операторов, мы предлагали представить их в виде разветвлений на дороге, по которой двигается интерпретатор JavaScript. Циклы можно представить как разворот на дороге, возвращающий обратно, который заставляет интерпретатор многократно проходить через один и тот же участок программного кода.
В языке JavaScript имеется четыре цикла: while, do/while, for и for/in. Каждому из них посвящен один из следующих подразделов. Одно из обычных применений циклов - обход элементов массива.
Цикл while
Оператор if является базовым условным оператором в языке JavaScript, а базовым циклом для JavaScript можно считать цикл while. Он имеет следующий синтаксис:
while (выражение) { инструкция }
Цикл while начинает работу с вычисления выражения. Если это выражение имеет ложное значение, интерпретатор пропускает инструкцию, составляющую тело цикла, и переходит к следующей инструкции в программе. Если выражение имеет истинное значение, то выполняется инструкция, образующая тело цикла, затем управление передается в начало цикла и выражение вычисляется снова. Иными словами, интерпретатор снова и снова выполняет инструкцию тела цикла, пока значение выражения остается истинным. Обратите внимание, что имеется возможность организовать бесконечный цикл с помощью синтаксиса while(true).
Обычно не требуется, чтобы интерпретатор JavaScript снова и снова выполнял одну и ту же операцию. Почти в каждом цикле с каждой итерацией цикла одна или несколько переменных изменяют свои значения. Поскольку переменная меняется, действия, которые выполняет инструкция, при каждом проходе тела цикла могут отличаться.
Кроме того, если изменяемая переменная (или переменные) присутствует в выражении, значение выражения может меняться при каждом проходе цикла. Это важно, т.к. в противном случае выражение, значение которого было истинным, никогда не изменится и цикл никогда не завершится! Ниже приводится пример цикла while, который выводит числа от 0 до 9:
Var count = 0; while (count
Как видите, в начале переменной count присваивается значение 0, а затем ее значение увеличивается каждый раз, когда выполняется тело цикла. После того как цикл будет выполнен 10 раз, выражение вернет false (т.е. переменная count уже не меньше 10), инструкция while завершится и интерпретатор перейдет к следующей инструкции в программе. Большинство циклов имеют переменные-счетчики, аналогичные count. Чаще всего в качестве счетчиков цикла выступают переменные с именами i, j и k, хотя для того чтобы сделать программный код более понятным, следует давать счетчикам более наглядные имена.
Цикл do/while
Цикл do/while во многом похож на цикл while, за исключением того, что выражение цикла проверяется в конце, а не в начале. Это значит, что тело цикла всегда выполняется как минимум один раз. Эта инструкция имеет следующий синтаксис:
do { инструкция } while (выражение);
Цикл do/while используется реже, чем родственный ему цикл while. Дело в том, что на практике ситуация, когда вы заранее уверены, что потребуется хотя бы один раз выполнить тело цикла, несколько необычна. Ниже приводится пример использования цикла do/while:
Function printArray(a) { var len = a.length, i = 0; if (len == 0) console.log("Пустой массив"); else { do { console.log(a[i]); } while (++i
Между циклом do/while и обычным циклом while имеется два отличия. Во-первых, цикл do требует как ключевого слова do (для отметки начала цикла), так и ключевого слова while (для отметки конца цикла и указания условия). Во-вторых, в отличие от цикла while, цикл do завершается точкой с запятой. Цикл while необязательно завершать точкой с запятой, если тело цикла заключено в фигурные скобки.
Цикл for
Цикл for представляет собой конструкцию цикла, которая часто оказывается более удобной, чем цикл while. Цикл for упрощает конструирование циклов, следующих шаблону, общему для большинства циклов. Большинство циклов имеют некоторую переменную-счетчик. Эта переменная инициализируется перед началом цикла и проверяется перед каждой итерацией. Наконец, переменная-счетчик инкрементируется или изменяется каким-либо другим образом в конце тела цикла, непосредственно перед повторной проверкой переменной. Инициализация, проверка и обновление - это три ключевых операции, выполняемых с переменной цикла. Инструкция for делает эти три шага явной частью синтаксиса цикла:
for(инициализация; проверка; инкремент) { инструкция }
Инициализация, проверка и инкремент - это три выражения (разделенных точкой с запятой), которые ответственны за инициализацию, проверку и увеличение переменной цикла. Расположение их в первой строке цикла упрощает понимание того, что делает цикл for, и не позволяет забыть инициализировать или увеличить переменную цикла.
Проще всего объяснить работу цикла for, показав эквивалентный ему цикл while:
инициализация; while(проверка) { инструкция; инкремент; }
Другими словами, выражение инициализации вычисляется один раз перед началом цикла. Это выражение, как правило, является выражением с побочными эффектами (обычно присваиванием). В JavaScript также допускается, чтобы выражение инициализации было инструкцией объявления переменной var, поэтому можно одновременно объявить и инициализировать счетчик цикла.
Выражение проверки вычисляется перед каждой итерацией и определяет, будет ли выполняться тело цикла. Если результатом проверки является истинное значение, выполняется инструкция, являющаяся телом цикла. В конце цикла вычисляется выражение инкремент. Чтобы использование этого выражения имело смысл, оно должно быть выражением с побочными эффектами. Обычно это либо выражение присваивания, либо выражение, использующее оператор ++ или --.
Вывести числа от 0 до 9 можно также с помощью цикла for, как показано ниже, в противовес эквивалентному циклу while, показанному в примере ранее:
For (var count = 0; count
Конечно, циклы могут быть значительно более сложными, чем в этих простых примерах, и иногда в каждой итерации цикла изменяется несколько переменных. Эта ситуация - единственный случай в JavaScript, когда часто применяется оператор «запятая» - он позволяет объединить несколько выражений инициализации и инкрементирования в одно выражение, подходящее для использования в цикле for:
Var i,j; for (i = 0, j = 0; i
Цикл for/in
Цикл for/in использует ключевое слово for, но он в корне отличается от обычного цикла for. Цикл for/in имеет следующий синтаксис:
for (переменная in объект) { инструкция }
В качестве переменной здесь обычно используется имя переменной, но точно так же можно использовать инструкцию var, объявляющую единственную переменную. Параметр объект - это выражение, возвращающее объект. И как обычно, инструкция - это инструкция или блок инструкций, образующих тело цикла.
Для обхода элементов массива естественно использовать обычный цикл for:
Var arr = ; for (var i = 0; i
Инструкция for/in так же естественно позволяет выполнить обход свойств объекта:
// Создадим новый объект var obj = {name:"Alex", password:"12345" }; for (var i in obj) { // Вывести значение каждого свойства объекта console.log(obj[i]); }
Чтобы выполнить инструкцию for/in, интерпретатор JavaScript сначала вычисляет выражение объект. Если оно возвращает значение null или undefined, интерпретатор пропускает цикл и переходит к следующей инструкции. Если выражение возвращает простое значение, оно преобразуется в эквивалентный объект-обертку. В противном случае выражение возвращает объект. Затем интерпретатор выполняет по одной итерации цикла для каждого перечислимого свойства объекта. Перед каждой итерацией интерпретатор вычисляет значение выражения, сохраняет его в переменной и присваивает ему имя свойства (строковое значение).
Циклы - это особые выражения, позволяющие выполнить один и тот же блок кода несколько раз. Выполнение кода прерывается по наступлению некоего условия.
JavaScript предлагает программистам несколько разновидностей циклов . Рассмотрим их подробнее.
Цикл со счетчиком
Цикл со счетчиком удобен, если какой-то код нужно выполнить строго определенное число раз. Вероятно, это наиболее распространенный вид цикла.
Цикл со счетчиком записывается так:
for (<выражение инициализации>; <условие>; <приращение>)
<тело цикла>
Здесь используется ключевое слово for. Поэтому такие циклы часто называют "циклами for".
Выражение инициализации выполняется самым первым и всего один раз. Оно присваивает особой переменной, называемой счетчиком цикла, некое начальное значение (обычно 1). Счетчик цикла подсчитывает, сколько раз было выполнено тело цикла - собственно код, который нужно выполнить определенное количество раз.
Следующий шаг - проверка условия. Оно определяет момент, когда выполнение цикла прервется и начнет выполняться следующий за ним код. Как правило, условие сравнивает значение счетчика цикла с его граничным значением. Если условие возвращает true, выполняется тело цикла, в противном случае цикл завершается и начинается выполнение кода, следующего за циклом.
После прохода тела цикла выполняется выражение приращения, изменяющее значение счетчика. Это выражение обычно инкрементирует счетчик (увеличивает его значение на единицу). Далее снова проверяется условие, выполняется тело цикла, приращение и т. д., пока условие не станет равно false.
Пример цикла со счетчиком:
for (i = 1; i < 11; i++) {
a += 3;
b = i * 2 + 1;
}
Этот цикл будет выполнен 10 раз. Мы присваиваем счетчику i начальное значение 1 и после каждого выполнения тела цикла увеличиваем его на единицу. Цикл перестанет выполняться, когда значение счетчика увеличится до 11, и условие цикла станет ложным.
Счетчик цикла можно записать в одном из выражений тела цикла, как это сделали мы. В нашем случае счетчик i будет содержать последовательно возрастающие значения от 1 до 10, которые используются в вычислениях.
Приведем еще два примера цикла со счетчиком:
for (i = 10; i > 0; i--) {
a += 3;
b = i * 2 + 1;
}
Здесь значение счетчика декрементируется. Начальное его значение равно 10. Цикл выполнится 10 раз и завершится, когда счетчик i будет содержать 0; при этом значения последнего будут последовательно уменьшаться от 10 до 1.
for (i = 2; i < 21; i += 2) b = i * 2 + 1;
А в этом примере начальное значение счетчика равно 2, а конечное - 21, но цикл выполнится, опять же, 10 раз. А все потому, что значение счетчика увеличивается на 2 и последовательно принимает значения 2, 4, 6... 20.
Цикл с постусловием
Цикл с постусловием во многом похож на цикл со счетчиком: он выполняется до тех пор, пока остается истинным условие цикла. Причем условие проверяется не до, а после выполнения тела цикла, отчего цикл с постусловием и получил свое название. Такой цикл выполнится хотя бы один раз, даже если его условие с самого начала ложно.
Формат цикла с постусловием:
do
<тело цикла>
while (<условие>);
Для задания цикла с постусловием предусмотрены ключевые слова do и while, по-этому такие циклы часто называют "циклами do-while".
Вот пример цикла с постусловием:
do {
a = a * i + 2;
++i;
} while (a < 100);
А вот еще один пример:
var a = 0, i = 1;
do {
a = a * i + 2;
++i;
} while (i < 20);
Хотя здесь удобнее был бы уже знакомый нам и специально предназначенный для таких случаев цикл со счетчиком.
Цикл с предусловием
Цикл с предусловием отличается от цикла с постусловием тем, что условие проверяется перед выполнением тела цикла. Так что, если оно (условие) изначально ложно, цикл не выполнится ни разу:
while (<условие>)
<тело цикла>
Для создания цикла с постусловием предусмотрено ключевое слово while. Поэтому такие циклы называют еще "циклами while" (не путать с "циклами do-while"!).
Пример цикла с предусловием:
while (a < 100) {
a = a * i + 2;
++i;
}
Прерывание и перезапуск цикла
Иногда бывает нужно прервать выполнение цикла. Для этого JavaScript предоставляет Web-программистам операторы break и continue.
Оператор прерывания break позволяет прервать выполнение цикла и перейти к следующему за ним выражению:
while (a < 100) {
a = a * i + 2;
if (a > 50) break;
++i;
}
В этом примере мы прерываем выполнение цикла, если значение переменной a превысит 50.
Оператор перезапуска continue позволяет перезапустить цикл , т. е. оставить невыполненными все последующие выражения, входящие в тело цикла, и запустить выполнение цикла с самого его начала: проверка условия, выполнение приращения и тела и т. д.
Пример:
while (a < 100) {
i = ++i;
if (i > 9 && i < 11) continue;
a = a * i + 2;
}
Здесь мы пропускаем выражение, вычисляющее a , для всех значений i от 10 до 20.
Что отступы можно считать показателем сложности кода (хотя и довольно грубым). Сами по себе отступы нейтральны, так как они – лишь средство форматирования текста, но всё дело в том, что они используются для выделения особых блоков программ, например – управляющих конструкций. Читая код и натыкаясь на отступ, программист вынужден принимать во внимание то, на что указывает отступ, держать в памяти контекст, в котором существует выделенный блок. Это, естественно, повторяется, если в выделенном отступами участке кода появляется ещё один особый фрагмент.
Если не обращать внимание на содержание текстов, то вот как обычно выглядит сложный код, участки которого похожи на лежащие на боку буквы «V», и простой код, блок которого, если не учитывать разную длину строк, похож на прямоугольник.
Чем больше отступов – тем сложнее обычно и код
Конструкции, которые надо выделять отступами, будут в коде всегда, речи о том, чтобы совсем избавиться от них, не идёт. Однако, в наших силах уменьшить сложность программ, которые мы пишем, за счёт рационального выбора абстракций для решения встающих перед нами задач.
Возьмём, например, массивы. Традиционно для их обработки используют различные виды циклов. Понятия «массив» и «цикл» неразрывно связаны в сознании многих программистов. Однако цикл – конструкция весьма неоднозначная. Вот что пишет о циклах Луис Атенцио в книге «Функциональное программирование в JavaScript »: «Цикл – это жёсткая управляющая конструкция, которую нелегко использовать повторно и сложно состыковать с другими операциями. Кроме того, использование циклов означает появление кода, который меняется с каждой итерацией.»
Можно ли избавиться от циклов?
Цикл – одна из основных структурных управляющих конструкций, и, собственно, мы не собираемся говорить о том, что циклы – это зло, от которого надо избавляться. Наша главная цель заключается в снижении сложности собственного кода за счёт минимального использования циклов при обработке массивов. Возможно ли это? Предлагаем выяснить вместе.
Циклы
Мы уже говорили о том, что управляющие конструкции, вроде циклов, усложняют код. Но почему это так? Взглянем на то, как работают циклы в JavaScript.В JS существует несколько способов организации циклов. В частности, один из базовых видов циклов – это while . Прежде чем вникать в подробности, немного подготовимся. А именно – создадим функцию и массив, с которым будем работать.
// oodlify:: String -> String
function oodlify(s) {
return s.replace(//g, "oodle");
}
const input = [
"John",
"Paul",
"George",
"Ringo",
];
Итак, имеется массив, каждый элемент которого мы собираемся обработать с помощью функции oodlify . Если использовать для решения этой задачи цикл while , получится следующее:
Let i = 0;
const len = input.length;
let output = ;
while (i < len) {
let item = input[i];
let newItem = oodlify(item);
output.push(newItem);
i = i + 1;
}
Обратите внимание на то, что мы, для того, чтобы отслеживать текущий обрабатываемый элемент массива, используем счётчик i . Необходимо инициализировать его нулём и увеличивать на единицу в каждой итерации цикла. Кроме того, нужно сравнивать его с длиной массива, с len , для того, чтобы знать, когда надо прекратить работу.
Этот шаблон настолько распространён, что в JavaScript имеется более простой способ организовать подобную конструкцию – цикл for . Такой цикл позволит решить ту же задачу следующим образом:
Const len = input.length;
let output = ;
for (let i = 0; i < len; i = i + 1) {
let item = input[i];
let newItem = oodlify(item);
output.push(newItem);
}
Цикл for – полезная конструкция, так как благодаря ей все стандартные вспомогательные операции со счётчиком выносятся в верхнюю часть блока. Используя while , легко забыть о необходимости инкрементировать счётчик i , что приведёт к запуску бесконечного цикла. Определённо, цикл for гораздо удобнее цикла while . Но давайте притормозим и взглянем на то, чего пытается достичь наш код. Мы хотим обработать, с помощью функции oodlify() , каждый элемент массива и поместить то, что получилось, в новый массив. Сам по себе счётчик, используемый для доступа к элементам массива, нас не интересует.
Подобный шаблон работы с массивами, предусматривающий выполнение неких действий с каждым элементом, весьма распространён. В результате, в ES2015 появилась новая конструкция цикла, которая позволяет забыть о счётчике. Это – цикл for…of . В каждой итерации такого цикла предоставляется следующий элемент массива. Выглядит это так:
Let output = ;
for (let item of input) {
let newItem = oodlify(item);
output.push(newItem);
}
Код выглядит гораздо чище. Обратите внимание на то, что тут нет ни счётчика, ни операции сравнения. При таком подходе даже не нужно обращаться к конкретному элементу массива по индексу. Цикл for…of берёт на себя все вспомогательные операции.
Если завершить на этом исследование способов работы с массивами и применять циклы for…of везде вместо циклов for , это уже будет неплохим шагом вперёд за счёт упрощения кода. Но… мы можем пойти дальше.
Трансформация массивов
Цикл for…of выглядит гораздо чище, чем цикл for , но и с ним в коде имеется немало вспомогательных элементов. Так, надо инициализировать массив output и в каждой итерации цикла вызывать метод push() . Код можно сделать ещё более компактным и выразительным, но прежде чем этим заняться, давайте немного расширим демонстрационную задачу. Как быть, если с помощью функции oodlify() надо обработать два массива?Const fellowship = [
"frodo",
"sam",
"gandalf",
"aragorn",
"boromir",
"legolas",
"gimli",
];
const band = [
"John",
"Paul",
"George",
"Ringo",
];
Вполне очевидное решение – использовать два цикла и обработать массивы в них:
Let bandoodle = ;
for (let item of band) {
let newItem = oodlify(item);
bandoodle.push(newItem);
}
let floodleship = ;
for (let item of fellowship) {
let newItem = oodlify(item);
floodleship.push(newItem);
}
Вполне рабочий вариант. А код, который работает – это гораздо лучше, чем код, который не решает поставленную перед ним задачу. Но два очень похожих фрагмента кода не особенно хорошо согласуются с принципом разработки ПО DRY . Код можно подвергнуть рефакторингу для того, чтобы снизить число повторений.
Следуя этой идее, создаём такую функцию:
Function oodlifyArray(input) {
let output = ;
for (let item of input) {
let newItem = oodlify(item);
output.push(newItem);
}
return output;
}
let bandoodle = oodlifyArray(band);
let floodleship = oodlifyArray(fellowship);
Выглядит это гораздо лучше, но что, если имеется ещё одна функция, с помощью которой мы тоже хотим обрабатывать элементы массивов?
Function izzlify(s) {
return s.replace(/+/g, "izzle");
}
Теперь функция oodlifyArray() не поможет. Однако, если создать ещё одну подобную функцию, на этот раз – izzlufyArray() , мы опять повторимся. Всё же, создадим такую функцию и сравним её с oodlifyArray() :
Function oodlifyArray(input) {
let output = ;
for (let item of input) {
let newItem = oodlify(item);
output.push(newItem);
}
return output;
}
function izzlifyArray(input) {
let output = ;
for (let item of input) {
let newItem = izzlify(item);
output.push(newItem);
}
return output;
}
Эти две функции невероятно похожи. Может быть, обобщим шаблон, которому они следуют? Наша цель заключается следующем: «Имеются массив и функция. Нужно получить новый массив, в который будут записаны результаты обработки каждого из элементов исходного массива с помощью функции». Подобный способ обработки массивов называют «отображением» или «трансформацией» (mapping в англоязычной терминологии). Функции, которые выполняют подобные операции, обычно называют «map». Вот как выглядит наш вариант такой функции:
Function map(f, a) {
let output = ;
for (let item of a) {
output.push(f(item));
}
return output;
}
Хотя цикл теперь и вынесен в отдельную функцию, совсем избавиться от него не получилось. Если пойти до конца и попытаться обойтись совсем без циклических конструкций, можно написать рекурсивный вариант того же самого:
Function map(f, a) {
if (a.length === 0) { return ; }
return .concat(map(f, a.slice(1)));
}
Рекурсивное решение выглядит весьма элегантно. Всего пара строчек кода и минимум отступов. Но рекурсивные реализации алгоритмов обычно используют с большой осторожностью, кроме того, они отличаются плохой производительностью в старых браузерах. И, на самом деле, нам совершено не нужно самим писать функцию реализации операции отображения, если только на то нет веской причины. То, что делает наша функция map – задача настолько распространённая, что в JavaScript имеется встроенный метод map() . Если воспользоваться этим методом, код окажется вот таким:
Let bandoodle = band.map(oodlify);
let floodleship = fellowship.map(oodlify);
let bandizzle = band.map(izzlify);
let fellowshizzle = fellowship.map(izzlify);
Обратите внимание на то, что здесь вообще нет ни отступов, ни циклов. Конечно, при обработке данных, где-то в недрах JavaScript, могут использоваться циклы, но это уже – не наша забота. Теперь код получился и сжатым, и выразительным. Кроме того, он проще.
Почему этот код проще? Может показаться, что вопрос это глупый, но подумайте об этом. Он проще потому что он короче? Нет. Компактность кода – это не признак простоты. Он проще потому что при таком подходе мы разбили задачу на части. А именно, есть две функции, которые работают со строками: oodlify и izzlify . Эти функции не должны ничего знать о массивах или о циклах. Имеется ещё одна функция – map , которая работает с массивами. При этом ей совершенно безразлично, какого типа данные в массиве, или то, что именно мы хотим с этими данными делать. Она просто исполняет любую переданную ей функцию, передавая ей элементы массива. Вместо того, чтобы всё смешивать, мы разделили обработку строк и обработку массивов. Именно поэтому итоговый код оказался проще.
Свёртка массивов
Итак, функция map весьма полезна, но она не перекрывает все варианты обработки массивов, в которых используются циклы. Она хороша в случаях, когда на основе некоего массива нужно создать новый, имеющий ту же длину. Но что, если нам нужно, например, сложить все элементы числового массива? Или, если надо найти самую короткую строку в списке? Иногда требуется обработать массив и, фактически, сформировать на его основе одно значение.Рассмотрим пример. Предположим, имеется список объектов, каждый из которых представляет супергероя:
Const heroes = [
{name: "Hulk", strength: 90000},
{name: "Spider-Man", strength: 25000},
{name: "Hawk Eye", strength: 136},
{name: "Thor", strength: 100000},
{name: "Black Widow", strength: 136},
{name: "Vision", strength: 5000},
{name: "Scarlet Witch", strength: 60},
{name: "Mystique", strength: 120},
{name: "Namora", strength: 75000},
];
Надо найти самого сильного героя. Для того, чтобы это сделать, можно воспользоваться циклом for…of:
Let strongest = {strength: 0};
for (let hero of heroes) {
if (hero.strength > strongest.strength) {
strongest = hero;
}
}
Учитывая все обстоятельства, этот код не так уж и плох. Мы обходим в цикле массив, храня объект самого сильного из просмотренных героев в переменной strongest . Для того, чтобы яснее увидеть шаблон работы с массивом, представим, что ещё надо выяснить общую силу всех героев.
Let combinedStrength = 0;
for (let hero of heroes) {
combinedStrength += hero.strength;
}
В каждом из этих двух примеров имеется рабочая переменная, которую инициализируют перед запуском цикла. Затем, в каждой итерации, обрабатывают один элемент массива и обновляют переменную. Для того, чтобы выделить схему работы ещё лучше, вынесем операции, выполняемые внутри циклов, в функции, и переименуем переменные для того, чтобы подчеркнуть схожесть производимых действий.
Function greaterStrength(champion, contender) {
return (contender.strength > champion.strength) ? contender: champion;
}
function addStrength(tally, hero) {
return tally + hero.strength;
}
const initialStrongest = {strength: 0};
let working = initialStrongest;
for (hero of heroes) {
working = greaterStrength(working, hero);
}
const strongest = working;
const initialCombinedStrength = 0;
working = initialCombinedStrength;
for (hero of heroes) {
working = addStrength(working, hero);
}
const combinedStrength = working;
Если всё переписано так, как показано выше, два цикла оказываются очень похожими. Единственное, что их отличает – это вызываемые в них функции и начальные значения переменных. В обоих циклах массив сворачивается до одного значения. В англоязычной терминологии такая операция называется «reducing». Поэтому создадим функцию reduce , реализующую обнаруженный шаблон.
Function reduce(f, initialVal, a) {
let working = initialVal;
for (let item of a) {
working = f(working, item);
}
return working;
}
Надо отметить, что, как и в случае с шаблоном функции map , шаблон функции reduce распространён так широко, что JavaScript предоставляет его в качестве встроенного метода массивов. Поэтому свой метод, если на это нет особой причины, писать не нужно. С использованием стандартного метода код будет выглядеть так:
Const strongestHero = heroes.reduce(greaterStrength, {strength: 0});
const combinedStrength = heroes.reduce(addStrength, 0);
Если присмотреться к итоговому результату, можно обнаружить, что получившийся код ненамного короче того, что был раньше, экономия совсем невелика. Если бы мы использовали функцию reduce , написанную самостоятельно, то, в целом, код получился бы больше. Однако, наша цель заключается не в том, чтобы писать короткий код, а в том, чтобы уменьшать его сложность. Итак, уменьшили ли мы сложность программы? Могу утверждать, что уменьшили. Мы отделили код циклов от кода, который обрабатывает элементы массива. В результате отдельные участки программы стали более независимыми. Код получился проще.
На первый взгляд функция reduce может показаться довольно примитивной. В большинстве примеров использования этой функции демонстрируются простые вещи, вроде сложения всех элементов числовых массивов. Однако, нигде не сказано, что значение, которое возвращает reduce , должно быть примитивным типом. Это может быть объект или даже другой массив. Когда я впервые это понял, это меня поразило. Можно, например, написать реализацию операции отображения или фильтрации массива с использованием reduce . Предлагаю вам самим это попробовать.
Фильтрация массивов
Итак, имеется функция map для выполнения операций над каждым элементом массива. Есть функция reduce , которая позволяет сжать массив до единственного значения. Но что, если нужно извлечь из массива лишь некоторые его элементы? Для того, чтобы эту идею исследовать, расширим список супергероев, добавим туда некоторые дополнительные данные:Const heroes = [
{name: "Hulk", strength: 90000, sex: "m"},
{name: "Spider-Man", strength: 25000, sex: "m"},
{name: "Hawk Eye", strength: 136, sex: "m"},
{name: "Thor", strength: 100000, sex: "m"},
{name: "Black Widow", strength: 136, sex: "f"},
{name: "Vision", strength: 5000, sex: "m"},
{name: "Scarlet Witch", strength: 60, sex: "f"},
{name: "Mystique", strength: 120, sex: "f"},
{name: "Namora", strength: 75000, sex: "f"},
];
Теперь предположим, что имеется две задачи:
- Найти всех героев-женщин.
- Найти всех героев, сила которых превышает 500.
Let femaleHeroes = ;
for (let hero of heroes) {
if (hero.sex === "f") {
femaleHeroes.push(hero);
}
}
let superhumans = ;
for (let hero of heroes) {
if (hero.strength >= 500) {
superhumans.push(hero);
}
}
В общем-то, выглядит это вполне пристойно. Но тут невооруженным глазом виден повторяющийся шаблон. На самом деле, циклы совершенно одинаковые, различаются они только блоками if . Что если вынести эти блоки в функции?
Function isFemaleHero(hero) {
return (hero.sex === "f");
}
function isSuperhuman(hero) {
return (hero.strength >= 500);
}
let femaleHeroes = ;
for (let hero of heroes) {
if (isFemaleHero(hero)) {
femaleHeroes.push(hero);
}
}
let superhumans = ;
for (let hero of heroes) {
if (isSuperhuman(hero)) {
superhumans.push(hero);
}
}
Функции, которые возвращают только true или false иногда называют предикатами. Мы используем предикат для принятия решения о том, надо ли сохранить в новом массиве очередное значение из массива heroes .
То, как мы переписали код, сделало его длиннее. Но, после выделения функций-предикатов, стало лучше видно повторяющиеся участки программы. Создадим функцию, которая позволит от этих повторений избавиться:
Function filter(predicate, arr) {
let working = ;
for (let item of arr) {
if (predicate(item)) {
working = working.concat(item);
}
}
return working;
}
const femaleHeroes = filter(isFemaleHero, heroes);
const superhumans = filter(isSuperhuman, heroes);
Здесь, как и в случае со встроенными функциями map и reduce , в JavaScript имеется то же самое, что мы тут написали, в виде стандартного метода filter объекта Array . Поэтому писать собственную функцию, без явной необходимости, не нужно. С использованием стандартных средств код будет выглядеть так:
Const femaleHeroes = heroes.filter(isFemaleHero);
const superhumans = heroes.filter(isSuperhuman);
Почему такой подход гораздо лучше, чем использование цикла for…of ? Подумайте о том, как этим можно воспользоваться на практике. У нас имеется задача вида: «Найти всех героев, которые…». Как только выяснилось, что можно решить задачу с использованием стандартной функции filter , работа упрощается. Всё, что нужно – сообщить этой функции, какие именно элементы нас интересуют. Делается это через написание одной компактной функции. Не нужно заботиться ни об обработке массивов, ни о дополнительных переменных. Вместо этого мы пишем крошечную функцию-предикат и задача решена.
И, как и в случае с другими функциями, которые работают с массивами, использование filter позволяет выразить больше информации в меньшем объёме кода. Не нужно читать весь стандартный код цикла для того, чтобы разобраться в том, что именно мы фильтруем. Вместо этого всё, что нужно понять, описано прямо при вызове метода.
Поиск в массивах
Фильтрация – весьма полезная операция. Но что, если надо найти лишь одного супергероя из списка? Скажем, нас интересует Black Widow. Функцию filter вполне можно использовать для решения этой задачи:Function isBlackWidow(hero) {
return (hero.name === "Black Widow");
}
const blackWidow = heroes.filter(isBlackWidow);
Главная проблема тут заключается в том, что подобное решение не отличается эффективностью. Метод filter просматривает каждый элемент массива. Однако, известно, что в массиве лишь одного героя зовут Black Widow, а это значит, что можно остановиться после того, как этот герой найден. В то же время, функциями-предикатами удобно пользоваться. Поэтому напишем функцию find , которая найдёт и вернёт первый подходящий элемент:
Function find(predicate, arr) {
for (let item of arr) {
if (predicate(item)) {
return item;
}
}
}
const blackWidow = find(isBlackWidow, heroes);
Тут, опять же, надо сказать, что в JavaScript есть встроенная функция, которая делает в точности то, что нужно:
Const blackWidow = heroes.find(isBlackWidow);
В итоге, как и прежде, удалось выразить нашу идею более сжато. С использованием встроенной функции find , задача поиска определённого элемента сводится к одному вопросу: «По какому признаку можно определить, что искомый элемент обнаружен?» При этом не надо беспокоиться о деталях.
О функциях reduce и filter
Читатели заметили, что неэффективно дважды проходиться по списку героев в вышеприведённых примерах к функциям reduce и filter . Использование оператора расширения (spread operator) из ES2015 позволяет удобно скомбинировать две функции, занятых свёрткой массива, в одну. Вот изменённый фрагмент кода, который позволяет проходиться по массиву лишь один раз:Function processStrength({strongestHero, combinedStrength}, hero) {
return {
strongestHero: greaterStrength(strongestHero, hero),
combinedStrength: addStrength(combinedStrength, hero),
};
}
const {strongestHero, combinedStrength} = heroes.reduce(processStrength, {strongestHero: {strength: 0}, combinedStrength: 0});
Не могу не заметить, что эта версия будет немного сложнее, чем та, в которой по массиву проходились дважды, но, если массив огромен, сокращение числа проходов по нему может оказаться весьма кстати. В любом случае, порядок сложности алгоритма остаётся O(n).
Итоги
Полагаю, представленные здесь функции – это отличный пример того, почему продуманно выбранные абстракции и пользу приносят, и в коде выглядят хорошо. Допустим, что мы используем встроенные функции везде, где это возможно. В каждом случае получается следующее:- Мы избавляемся от циклов, что делает код более сжатым и, скорее всего, более лёгким для чтения.
- Используемый шаблон описывается с использованием подходящего имени стандартного метода. То есть – map , reduce , filter , или find .
- Масштаб задачи уменьшается. Вместо самостоятельного написания кода для обработки массива, нужно лишь указать стандартной функции на то, что надо с массивом сделать.
На самом деле, если обо всём этом задуматься, можно прийти к выводу, который, в первый момент, кажется удивительным. Оказывается, если использовать лишь четыре вышеописанных шаблона обработки массивов, можно убрать из JS-кода практически все циклы. Ведь что делается в практически каждом цикле, написанном на JavaScript? В нём либо обрабатывается, либо конструируется некий массив, либо делается и то и другое. Кроме того, в JS есть и другие стандартные функции для работы с массивами, вы вполне можете изучить их самостоятельно. Избавление от циклов практически всегда позволяет уменьшить сложность программ и писать код, который легче читать и поддерживать.
Уважаемые JavaScript-разработчики, а у вас на примете есть стандартные функции, которые позволяют улучшить код, избавившись от каких-нибудь распространённых «самописных» конструкций?
Теги: Добавить метки
Последнее обновление: 08.04.2018
Циклы позволяют в зависимости от определенных условий выполнять некоторое действие множество раз. В JavaScript имеются следующие виды циклов:
for..in
for..of
while
do..while
Цикл for
Цикл for имеет следующее формальное определение:
For ([инициализация счетчика]; [условие]; [изменение счетчика]){ // действия }
Например, используем цикл for для перебора элементов массива:
Var people = ["Tom", "Alice", "Bob", "Sam"];
for(var i = 0; i Первая часть объявления цикла - var i = 0 - создает и инициализирует счетчик - переменную i. И перед выполнением цикла ее
значение будет равно 0. По сути это то же самое, что и объявление переменной. Вторая часть - условие, при котором будет выполняться цикл. В данном случае цикл будет выполняться, пока значение i не достигнет величины, равной длине массива people.
Получить длину массива можно с помощью свойства length: people.length . Третья часть - приращение счетчика на единицу. И так как в массиве 4 элемента, то блок цикла сработает 4 раза, пока значение i не станет равным people.length (то есть 4).
И каждый раз это значение будет увеличиваться на 1. Каждое отдельное повторение цикла называется итерацией. Таким образом, в данном случае
сработают 4 итерации. А с помощью выражения people[i] мы сможем получить элемент массива для его последующего вывода в браузере. Необязательно увеличивать счетчик на единицу, можно производить с ним другие действия, например, уменьшать на единицу: Var people = ["Tom", "Alice", "Bob", "Sam"];
for(var i = people.length - 1; i >= 0; i--){
console.log(people[i]);
}
В данном случае массив выводится с конца, а перебор массива начинается с i = 3 до i = 0. Цикл for..in
предназначен для перебора массивов и объектов. Его формальное определение: For (индекс in массив) {
// действия
}
Например, переберем элементы массива: Var people = ["Tom", "Alice", "Bob", "Sam"];
for(var index in people){
console.log(people);
}
Цикл for...of
похож на цикл for...in и предназначен для перебора коллекций, например, массивов: Let users = ["Tom", "Bob", "Sam"];
for(let val of users)
console.log(val);
Текущий перебираемый элемент коллекции помещается в переменную val, значение которой затем выводится на консоль. Цикл while выполняется до тех пор, пока некоторое условие истинно. Его формальное определение: While(условие){
// действия
}
Опять же выведем с помощью while элементы массива: Var people = ["Tom", "Alice", "Bob", "Sam"];
var index = 0;
while(index < people.length){
console.log(people);
index++;
}
Цикл while здесь будет выполняться, пока значение index не станет равным длине массива. В цикле do сначала выполняется код цикла, а потом происходит проверка условия в инструкции while. И пока это условие истинно, цикл
повторяется. Например: Var x = 1;
do{
console.log(x * x);
x++;
}while(x < 10)
Здесь код цикла сработает 9 раз, пока x не станет равным 10. При этом цикл do гарантирует хотя бы однократное выполнение действий, даже если условие в инструкции while не будет истинно. Иногда бывает необходимо выйти из цикла до его завершения. В этом случае мы можем воспользоваться оператором break
: < array.length; i++)
{
if (array[i] > 10)
break;
document.write(array[i] + "");
}
Данный цикл перебирает все элементы массива, однако последние четыре элемента не будут выведены в браузере, поскольку поверка if (array[i] > 10)
прервет выполнение цикла с помощью оператора break, когда перебор массива дойдет до элемента 12. Если нам надо просто пропустить итерацию, но не выходить из цикла, мы можем применять оператор continue
: Var array = [ 1, 2, 3, 4, 5, 12, 17, 6, 7 ];
for (var i = 0; i < array.length; i++)
{
if (array[i] > 10)
continue;
document.write(array[i] + "");
}
В этом случае, если программа встретит в массиве число, больше 10, то это число не будет выводиться в браузере. Циклы JavaScript
обеспечивают многократное выполнение повторяющихся вычислений. Они оптимизируют процесс написания кода, выполняя одну и ту же инструкцию или блок инструкций, образующих тело цикла, заданное число раз (используя переменную-счётчик) или пока заданное условие истинно. Циклы выполняют обход последовательности значений. Однократное выполнение цикла называется итерацией
. На производительность цикла влияют количество итераций и количество операций, выполняемых в теле цикла каждой итерации. В JavaScript существуют следующие операторы цикла: 1) for используется когда вы заранее знаете, сколько раз вам нужно что-то сделать; Цикл for используется для выполнения итераций по элементам массивов или объектов, напоминающих массивы, таких как arguments и HTMLCollection . Условие проверяется перед каждой итерацией цикла. В случае успешной проверки выполняется код внутри цикла, в противном случае код внутри цикла не выполняется и программа продолжает работу с первой строки, следующей непосредственно после цикла. Следующий цикл выведет на консоль строчку Hello, JavaScript! пять раз. For (var i = 0; i < 5; i++) {
console.log(i + ": Hello, JavaScript!");
}
Цикл for состоит из трёх разных операций: Шаг 1. инициализация
var i = 0; — объявление переменной-счётчика, которая будет проверяться во время выполнения цикла. Эта переменная инициализируется со значением 0 . Чаще всего в качестве счётчиков цикла выступают переменные с именами i , j и k . Шаг 2. проверка условия
i < 5; — условное выражение, если оно возвращает true , тело цикла (инструкция в фигурных скобках) будет выполнено. В данном примере проверка условия идёт до тех пор, пока значение счётчика меньше 5 . Шаг 3. завершающая операция
i++ — операция приращения счётчика, увеличивает значение переменной var i на единицу. Вместо операции инкремента также может использоваться операция декремента. По завершении цикла в переменной var i сохраняется значение 1 . Следующий виток цикла выполняется для for (var i = 1; i < 5; i++) { } . Условное выражение вычисляется снова, чтобы проверить, является ли значение счётчика i всё ещё меньше 5 . Если это так, операторы в теле цикла выполняются ещё раз. Завершающая операция снова увеличивает значение переменной на единицу. Шаги 2 и 3 повторяются до тех пор, пока условие i < 5; возвращает true . Чтобы вывести значения массива с помощью цикла for , нужно задействовать свойство массива length . Это поможет определить количество элементов в массиве и выполнить цикл такое же количество раз. Приведённый ниже скрипт выведет на экран пять сообщений с названиями цветов: Var flowers = ["Rose", "Lily", "Tulip", "Jasmine", "Orchid"];
for (var i = 0; i < flowers.length; i++){
alert(flowers[i] + " - это цветок.");
}
Если значение свойства length не изменяется в ходе выполнения цикла, можно сохранить его в локальной переменной, а затем использовать эту переменную в условном выражении. Таким образом можно повысить скорость выполнения цикла, так как значение свойства length будет извлекаться всего один раз за всё время работы цикла. Var flowers = ["Rose", "Lily", "Tulip", "Jasmine", "Orchid"], len = flowers.length;
for (var i = 0; i
Циклы for...in используются для обхода свойств объектов, не являющихся массивами. Такой обход также называется перечислением
. При обходе рекомендуется использовать метод hasOwnProperty() , чтобы отфильтровать свойства, которые были унаследованы от прототипа. Для примера создадим объект с помощью литерала объекта. Var user = {
name: "Alice",
age: 25,
country: "Russia"
};
for (var prop in user) {
console.log(prop + ": " + user);
}
Предположим, что в сценарии до или после создания объекта user прототип объекта Object был расширен дополнительным методом clone() . If (typeof Object.prototype.clone === "undefined") {
Object.prototype.clone = function () {};
}
Так как цепочка наследования прототипа постоянно проверяется интерпретатором, то все объекты автоматически получают доступ к новому методу. Чтобы избежать обнаружения этого метода в процессе перечисления свойств объекта user , используется метод hasOwnProperty() , который отфильтрует свойства прототипа. Var user = {
name: "Alice",
age: 25,
country: "Russia"
};
if (typeof Object.prototype.clone === "undefined") {
Object.prototype.clone = function () {};
}
for (var prop in user) {
if (user.hasOwnProperty(prop)) {
console.log(prop + ": " + user);
}
}
Цикл while - цикл с предварительной проверкой условного выражения. Инструкция внутри цикла (блок кода в фигурных скобках) будет выполняться в случае, если условное выражение вычисляется в true . Если первая проверка даст результат false , блок инструкций не выполнится ни разу. После завершения итерации цикла условное выражение опять проверяется на истинность и процесс будет повторяться до тех пор, пока выражение не будет вычислено как false . В этом случае программа продолжит работу с первой строки, следующей непосредственно после цикла (если таковая имеется). Данный цикл выведет на экран таблицу умножения для числа 3: Var i = 1;
var msg = "";
while (i < 10) {
msg+= i + " x 3 = " + (i * 3) + " Цикл do...while; проверяет условие продолжения после выполнения цикла. В отличие от цикла while , в do...while; тело цикла выполняется как минимум один раз, так как условие проверяется в конце цикла, а не в начале. Данный цикл используется реже, чем while , так как на практике ситуация, когда требуется хотя бы однократное исполнение цикла, встречается редко. Var result = "";
var i = 0;
do {
i += 1;
result += i + " ";
} while (i < 5);
document.write(result);
В следующем примере операторы внутри цикла выполняются один раз, даже если условие не выполняется. Var i = 10;
do {
document.write(i + " ");
i++;
} while (i < 10);
При создании любого цикла можно создать бесконечный цикл, который никогда не завершится. Такой цикл может потенциально продолжать работать до тех пор, пока работает компьютер пользователя. Большинство современных браузеров могут обнаружить это и предложат пользователю остановить выполнение скрипта. Чтобы избежать создания бесконечного цикла, вы должны быть уверены, что заданное условие в какой-то момент вернёт false . Например, следующий цикл задаёт условие, которое никогда не возвращает ложь, так как переменная i никогда не будет меньше 10: For (var i = 25; i > 10; i++) {
document.write("Это предложение будет выводиться бесконечно... Цикл внутри другого цикла называется вложенным
. При каждой итерации цикла вложенный цикл выполняется полностью. Вложенные циклы можно создавать с помощью цикла for и цикла while . For (var count = 1; count < 3; count++) {
document.write(count + ". Строка цикла Циклом можно управлять с помощью операторов break; и continue; . Оператор break; завершает выполнение текущего цикла. Он используется в исключительных случаях, когда цикл не может выполняться по какой-то причине, например, если приложение обнаруживает ошибку. Чаще всего оператор break; является частью конструкции if . Когда оператор break; используется без метки, он позволяет выйти из цикла или из инструкции switch . В следующем примере создаётся счётчик, значения которого должны изменяться от 1 до 99 , однако оператор break прерывает цикл после 14 итераций. For (var i = 1; i < 100; i++) {
if (i == 15) {
break;
}
document.write(i);
document.write(" Для вложенных циклов оператор break; используется с меткой, с помощью которой завершается работа именованной инструкции. Метка позволяет выйти из любого блока кода. Именованной инструкцией может быть любая инструкция, внешняя по отношению к оператору break; . В качестве метки может быть имя инструкции if или имя блока инструкций, заключенных в фигурные скобки только для присвоения метки этому блоку. Между ключевым словом break; и именем метки не допускается перевод строки. Outerloop:
for(var i = 0; i < 10; i++) {
innerloop:
for(var j = 0; j < 10; j++) {
if (j > 3) break; // Выход из самого внутреннего цикла
if (i == 2) break innerloop; // То же самое
if (i == 4) break outerloop; // Выход из внешнего цикла
document.write("i = " + i + " j = " + j + " Оператор continue; останавливает текущую итерацию цикла и запускает новую итерацию. При этом, цикл while возвращается непосредственно к своему условию, а цикл for сначала вычисляет выражение инкремента, а затем возвращается к условию. В этом примере на экран будут выведены все чётные числа: Var i;
for(i = 1; i <= 10; i++) {
if (i % 2 !== 0) {
continue;
}
document.write(" Оператор continue; также может применяться во вложенных циклах с меткой. Outerloop:
for (var i = 0; i ");
for (var j = 0; j ");
}
}
document.write("Все циклы выполнены"+"for..in
Цикл for...of
Цикл while
do..while
Операторы continue и break
2) for...in используется для обхода свойств объектов;
3) while используется когда вы не знаете, сколько раз нужно что-то сделать;
4) do...while работает аналогично с оператором while . Отличается тем, что do...while всегда выполняет выражение в фигурных скобках, по крайней мере один раз, даже если проверка условия возвращает false .Типы циклов в JavaScript, управление циклом
1. Цикл for
Рис. 1. Результат выполнения цикла for на консоли
1.1. Как работает цикл for
1.2. Вывод значений массива
2. Цикл for...in
Рис. 2. Результат выполнения цикла for...in на консоли
Рис. 3. Результат повторного выполнения цикла for...in на консоли
Рис. 4. Результат перечисления свойств объекта с помощью метода hasOwnProperty()
3. Цикл while
";
i++;
}
document.write(msg);
Рис. 5. Результат выполнения цикла while
4. Цикл do...while
Рис. 6. Результат выполнения цикла do...while
5. Бесконечные циклы
");
}
6. Вложенные циклы
");
for (var nestcount = 1; nestcount< 3; nestcount++) {
document.write("Строка вложенного цикла
");
}
}
Рис. 7. Результат выполнения вложенного цикла for
7. Управление циклом
7.1. Оператор break;
");
}
Рис. 8. Результат работы оператора break в цикле for
");
}
}
document.write("FINAL i = " + i + " j = " + j + "
");
7.2. Оператор continue;
чётное число = " + i);
}
Рис. 9. Результат работы оператора continue в цикле for
");
Рис. 10. Результат работы оператора continue с меткой