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高阶函数详解与实战训练

前言

一道经典面试题:

//JS实现一个无限累加的add函数
add(1)  //1
add(1)(2)  //3
add(1)(2)(3)  //6

当大家看到这个面试题的时候,能否在第一时间想到使用高阶函数实现?想到在实际项目开发过程中,用到哪些高级函数?有没有想过自己创造一个高阶函数呢?开始本篇文章的学习

高阶函数定义

高阶函数英文叫 Higher-order function。高阶函数是对其他函数进行操作的函数,操作可以是将它们作为参数,或者返回它们。简单总结为高阶函数是一个接收函数作为参数或者将函数作为返回输出的函数。

函数作为参数情况

Array.prototype.mapArray.prototype.filterArray.prototype.reduceArray.prototype.sort是JavaScript中内置的高阶函数。它们接受一个函数作为参数,并应用这个函数到列表的每一个元素。下面是一些内置高阶函数的具体说明讲解,以及和不使用高阶函数情况下的对比

Array.prototype.map

map()(映射)方法最后生成一个新数组,不改变原始数组的值。其结果是该数组中的每个元素都调用一个提供的函数后返回的结果。

array.map(callback,[ thisObject]);

callback(回调函数)

[].map(function(currentValue, index, array) {
    // ...
});

传递给 map 的回调函数(callback)接受三个参数,分别是currentValue——正在遍历的元素、index(可选)——元素索引、array(可选)——原数组本身,除了 callback 之外还可以接受 this 值(可选),用于执行 callback 函数时使用的this 值。

来个简单的例子方便理解,现在有一个数组[1,2,3,4],我们想要生成一个新数组,其每个元素皆是之前数组的两倍,那么我们有下面两种使用高阶和不使用高阶函数的方式来实现。

不使用高阶函数

// koala
const arr1 = [1, 2, 3, 4];
const arr2 = [];
for (let i = 0; i < arr1.length; i++) {
  arr2.push( arr1[i] * 2);
}

console.log( arr2 );
// [2, 4, 6, 8]
console.log( arr1 );
// [1, 2, 3, 4]

使用高阶函数

// kaola
const arr1 = [1, 2, 3, 4];
const arr2 = arr1.map(item => item * 2);

console.log( arr2 );
// [2, 4, 6, 8]
console.log( arr1 );
// [1, 2, 3, 4]

map高阶函数注意点

callback需要有return值,否则会出现所有项映射为undefind;

// kaola
const arr1 = [1, 2, 3, 4];
const arr2 = arr1.map(item => {});

console.log( arr2 );
// [ undefined, undefined, undefined, undefined ]
console.log( arr1 );
// [1, 2, 3, 4]

map高阶函数对应的一道经典面试题

//输出结果
["1", "2", "3"].map(parseInt);

看了这道题不知道会不会有大多数开发者认为输出结果是[1,2,3],错误

正确的输出结果为:

[1,NaN,NaN]
分析与讲解

因为mapcallback函数有三个参数,正在遍历的元素, 元素索引(index), 原数组本身(array)。parseInt有两个参数,string和radix(进制),注意第二个参数进制当为0或者没有参数的时候,parseInt()会根据string来判断数字的基数。当忽略参数 radix , JavaScript 默认数字的基数如下:

  • 如果 string 以 "0x" 开头,parseInt() 会把 string 的其余部分解析为十六进制的整数。
  • 如果 string 以 0 开头,那么 ECMAScript v3 允许 parseInt() 的一个实现把其后的字符解析为八进制或十六进制的数字。
  • 如果 string 以 1 ~ 9 的数字开头,parseInt() 将把它解析为十进制的整数。

只传入parseInt的话,map callback会自动忽略第三个参数array。而index参数不会被忽略。而不被忽略的index(0,1,2)就会被parseInt当做第二个参数。

将其拆开看:

parseInt("1",0);//上面说过第二个参数为进制,所以"1",radix为0上面提到过,会忽略,根据string 以 1 ~ 9 的数字开头,parseInt() 将把它解析为十进制的整数1。
parseInt("2",1);//此时将2转为1进制数,由于超过进制数1,所以返回NaN。
parseInt("3",2);//此时将3转为2进制数,由于超过进制数1,所以返回NaN。

所以最终的结果为[1,NaN,NaN]

那么如果想要得到[1,2,3]该怎么写。

["1","2","3"].map((x)=>{
    return parseInt(x);
});

也可以简写为: ["1","2","3"].map(x=>parseInt(x));

这样写为什么就能返回想要的值呢?因为,传一个完整函数进去,有形参,有返回值。这样就不会造成因为参数传入错误而造成结果错误了,最后返回一个经纯函数处理过的新数组。

Array.prototype.reduce

reduce() 方法对数组中的每个元素执行一个提供的 reducer 函数(升序执行),将其结果汇总为单个返回值。传递给 reduce 的回调函数(callback)接受四个参数,分别是累加器 accumulatorcurrentValue——正在操作的元素、currentIndex(可选)——元素索引,但是它的开始会有特殊说明、array(可选)——原始数组本身,除了 callback 之外还可以接受初始值 initialValue 值(可选)。

  • 如果没有提供 initialValue,那么第一次调用 callback 函数时,accumulator 使用原数组中的第一个元素,currentValue 即是数组中的第二个元素。在没有初始值的空数组上调用 reduce 将报错。
  • 如果提供了 initialValue,那么将作为第一次调用 callback 函数时的第一个参数的值,即 accumulator,currentValue 使用原数组中的第一个元素。

例子,现在有一个数组 [0, 1, 2, 3, 4],需要计算数组元素的和,需求比较简单,来看下代码实现。

不使用高阶函数

//koala
const arr = [0, 1, 2, 3, 4];
let sum = 0;
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  sum += arr[i];
}

console.log( sum );
// 10
console.log( arr );
// [0, 1, 2, 3, 4]

使用高阶函数

无 initialValue 值

const arr = [0, 1, 2, 3, 4];
let sum = arr.reduce((accumulator, currentValue, currentIndex, array) => {
  return accumulator + currentValue;
});

console.log( sum );
// 10
console.log( arr );
// [0, 1, 2, 3, 4]

上面是没有 initialValue 的情况,代码的执行过程如下,callback 总共调用四次。

callback

accumulator

currentValue

currentIndex

array

return value

first call

0

1

1

[0, 1, 2, 3, 4]

1

second call

1

2

2

[0, 1, 2, 3, 4]

3

third call

3

3

3

[0, 1, 2, 3, 4]

6

fourth call

6

4

4

[0, 1, 2, 3, 4]

10

有 initialValue 值

我们再来看下有 initialValue 的情况,假设 initialValue 值为 10,我们看下代码。

//koala
const arr = [0, 1, 2, 3, 4];
let sum = arr.reduce((accumulator, currentValue, currentIndex, array) => {
  return accumulator + currentValue;
}, 10);

console.log( sum );
// 20
console.log( arr );
// [0, 1, 2, 3, 4]

代码的执行过程如下所示,callback 总共调用五次。

callback

accumulator

currentValue

currentIndex

array

return value

first call

10

0

0

[0, 1, 2, 3, 4]

10

second call

10

1

1

[0, 1, 2, 3, 4]

11

third call

11

2

2

[0, 1, 2, 3, 4]

13

fourth call

13

3

3

[0, 1, 2, 3, 4]

16

fifth call

16

4

4

[0, 1, 2, 3, 4]

20

Array.prototype.filter

filter(过滤,筛选) 方法创建一个新数组,原始数组不发生改变。

array.filter(callback,[ thisObject]);

其包含通过提供函数实现的测试的所有元素。接收的参数和 map 是一样的,filter的callback函数需要返回布尔值true或false. 如果为true则表示通过啦!如果为false则失败,其返回值是一个新数组,由通过测试为true的所有元素组成,如果没有任何数组元素通过测试,则返回空数组。

来个例子介绍下,现在有一个数组 [1, 2, 1, 2, 3, 5, 4, 5, 3, 4, 4, 4, 4],我们想要生成一个新数组,这个数组要求没有重复的内容,即为去重。

不使用高阶函数

const arr1 = [1, 2, 1, 2, 3, 5, 4, 5, 3, 4, 4, 4, 4];
const arr2 = [];
for (let i = 0; i < arr1.length; i++) {
  if (arr1.indexOf( arr1[i] ) === i) {
    arr2.push( arr1[i] );
  }
}
console.log( arr2 );
// [1, 2, 3, 5, 4]
console.log( arr1 );
// [1, 2, 1, 2, 3, 5, 4, 5, 3, 4, 4, 4, 4]

使用高阶函数

const arr1 = [1, 2, 1, 2, 3, 5, 4, 5, 3, 4, 4, 4, 4];
const arr2 = arr1.filter( (element, index, self) => {
    return self.indexOf( element ) === index;
});

console.log( arr2 );
// [1, 2, 3, 5, 4]
console.log( arr1 );
// [1, 2, 1, 2, 3, 5, 4, 5, 3, 4, 4, 4, 4]

filter注意点说明

callback在过滤测试的时候,一定要是Boolean值吗? 例子:

var arr = [0, 1, 2, 3];
var arrayFilter = arr.filter(function(item) {
    return item;
});
console.log(arrayFilter); // [1, 2, 3]

通过例子可以看出:过滤测试的返回值只要是弱等于== true/false就可以了,而非非得返回 === true/false.

Array.prototype.sort

sort() 方法用原地算法对数组的元素进行排序,并返回数组,该排序方法会在原数组上直接进行排序,并不会生成一个排好序的新数组。排序算法现在是稳定的。默认排序顺序是根据字符串Unicode码点。

// 语法
arr.sort([compareFunction])

compareFunction参数是可选的,用来指定按某种顺序进行排列的函数。注意该函数有两个参数:

参数1:firstEl

第一个用于比较的元素。

参数2:secondEl

第二个用于比较的元素。看下面的例子与说明:

// 未指明compareFunction函数

['Google', 'Apple', 'Microsoft'].sort(); // ['Apple', 'Google', 'Microsoft'];

// apple排在了最后:
['Google', 'apple', 'Microsoft'].sort(); // ['Google', 'Microsoft", 'apple']

// 无法理解的结果:
[10, 20, 1, 2].sort(); // [1, 10, 2, 20]
//正确的结果
[6, 8, 1, 2].sort(); // [1, 2,6, 8]

// 指明compareFunction函数
'use strict';
var arr = [10, 20, 1, 2];
    arr.sort(function (x, y) {
        if (x < y) {
            return -1;
        }
        if (x > y) {
            return 1;
        }
        return 0;
    });
console.log(arr); // [1, 2, 10, 20]

如果没有指明 compareFunction ,那么元素会按照转换为的字符串的诸个字符的Unicode位点进行排序。例如 "Banana" 会被排列到 "cherry" 之前。当数字按由小到大排序时,10 出现在 2 之前,但因为(没有指明 compareFunction),比较的数字会先被转换为字符串,所以在Unicode顺序上 "10" 要比 "2" 要靠前。

如果指明了 compareFunction ,那么数组会按照调用该函数的返回值排序。即 a 和 b 是两个将要被比较的元素:

  • 如果 compareFunction(a, b) 小于 0 ,那么 a 会被排列到 b 之前;
  • 如果 compareFunction(a, b) 等于 0 , a 和 b 的相对位置不变。备注:ECMAScript 标准并不保证这一行为,而且也不是所有浏览器都会遵守(例如 Mozilla 在 2003 年之前的版本);
  • 如果 compareFunction(a, b) 大于 0 , b 会被排列到 a 之前。 compareFunction(a, b) 必须总是对相同的输入返回相同的比较结果,否则排序的结果将是不确定的。

sort排序算法的底层实现

看了上面sort的排序介绍,我想小伙伴们肯定会对sort排序算法的内部实现感兴趣,我在sf上面搜了一下,发现有些争议。于是去查看了V8引擎的源码,发现在源码中的710行

源码地址:https://github.com/v8/v8/blob/ad82a40509c5b5b4680d4299c8f08d6c6d31af3c/src/js/array.js

// In-place QuickSort algorithm.
// For short (length <= 22) arrays, insertion sort is used for efficiency.

V8 引擎 sort 函数只给出了两种排序 InsertionSortQuickSort,数量小于等于22的数组使用 InsertionSort,比22大的数组则使用 QuickSort,有兴趣的可以看看具体算法实现。

注意:不同的浏览器引擎可能算法实现并不同,我这里只是查看了V8引擎的算法实现,有兴趣的小伙伴可以查看下其他开源浏览器具体sort的算法实现。

如何改进排序算法实现数字正确排序呢?

对于要比较数字而非字符串,比较函数可以简单的以 a 减 b,如下的函数将会将数组升序排列,降序排序则使用b-a。

let compareNumbers= function (a, b) {
    return a - b;
}
let koala=[10, 20, 1, 2].sort(compareNumbers)

console.log(koala);
// [1 , 2 , 10 , 20]

函数作为返回值输出

返回一个函数,下面直接看两个例子来加深理解。

isType 函数

我们知道在判断类型的时候可以通过Object.prototype.toString.call 来获取对应对象返回的字符串,比如:

let isString = obj => Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object String]';

let isArray = obj => Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object Array]';

let isNumber = obj => Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object Number]';

可以发现上面三行代码有很多重复代码,只需要把具体的类型抽离出来就可以封装成一个判断类型的方法了,代码如下。

let isType = type => obj => {
  return Object.prototype.toString.call( obj ) === '[object ' + type + ']';
}

isType('String')('123');        // true
isType('Array')([1, 2, 3]);    // true
isType('Number')(123);            // true

这里就是一个高阶函数,因为 isType 函数将 obj => { ... } 这一函数作为返回值输出。

add求和函数

前言中的面试题,用 JS 实现一个无限累加的函数 add,示例如下:

add(1); // 1
add(1)(2);  // 3
add(1)(2)(3);// 6

分析面试题的结构,都是将函数作为返回值输出,然后接收新的参数并进行计算。

我们知道打印函数时会自动调用 toString()方法(如果不知道的可以去看我的这篇文章),函数 add(a) 返回一个sum(b)函数,函数 sum() 中累加计算 a = a + b,只需要重写sum.toString()方法返回变量 a 就可以了。

function add(a) {
    function sum(b) { // 使用闭包
        a = a + b; // 累加
        return sum;
     }
     sum.toString = function() { // 重写toString()方法
        return a;
    }
     return sum; // 返回一个函数
}

add(1); // 1
add(1)(2);  // 3
add(1)(2)(3);// 6

如何自己创建高阶函数

前面讲了语言中内置的各种高阶函数。知道了到底啊什么是高阶函数,有哪些类型的高阶函数。那么让我们自己创建一个高阶函数吧!

假设 JavaScript 没有原生的map方法。我们自己构建个类似map的高阶函数,从而创建我们自己的高阶函数。 假设我们有一个字符串数组,我们希望把它转换为整数数组,其中每个元素代表原始数组中字符串的长度。

const strArray=['JavaScript','PHP','JAVA','C','Python'];
function mapForEach(arr,fn){
    const newArray = [];
    for(let i = 0; i<arr.length;i++){
        newArray.push({
            fn(arr[i])
        );
    }
    return newArray;
}
const lenArray = mapForEach(strArray,function(item){
    return item.length;
});

console.log(lenArray);//[10,3,4,1,6]

代码分析讲解:

我们创建了一个高阶函数 mapForEach ,它接受一个数组和一个回调函数 fn。它循环遍历传入的数组,并在每次迭代时在 newArray.push 方法调用回调函数 fn 。

回调函数 fn 接收数组的当前元素并返回该元素的长度,该元素存储在 newArray 中。for 循环完成后,newArray 被返回并赋值给 lenArray。

总结

我们已经了解了高阶函数和一些内置的高阶函数,还学习了如何创建自己的高阶函数。简而言之,高阶函数是一个可以接收函数作为参数,甚至返回一个函数的函数。它就像常规函数一样,只是多了接收和返回其他函数的附加能力,即参数和输出。

本文分享自微信公众号 - 前端迷(love_frontend)

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原始发表时间:2019-08-15

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