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高阶函数

本文于790天之前发表,文中内容可能已经过时

高阶函数概述

高阶函数英文叫Higher-order function。那么什么是高阶函数?
JavaScript的函数其实都指向某个变量。既然变量可以指向函数,函数的参数能接收变量,那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数,这种函数就称之为高阶函数。
一个最简单的高阶函数:

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function add(x, y, f) {
return f(x) + f(y);
}
var x = add(-5, 6, Math.abs);
console.log(x); // 11

当我们调用add(-5, 6, Math.abs)时,参数x,y和f分别接收-5,6和函数Math.abs,根据函数定义,我们可以推导计算过程为:

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//分析思路
x = -5;
y = 6;
f = Math.abs;
f(x) + f(y) ==> Math.abs(-5) + Math.abs(6) ==> 11;
return 11;

编写高阶函数,就是让函数的参数能够接收别的函数.

map/reduce

举例说明,比如我们有一个函数f(x)=$x^2​$,要把这个函数作用在一个数组[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]上,就可以用map实现如下图:
图1
由于map()方法定义在JavaScript的Array中,我们调用Array的map()方法,传入我们自己的函数,就得到了一个新的Array作为结果:

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'use strict';

function pow(x) {
return x * x;
}
var arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
var results = arr.map(pow); // [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
console.log(results);

注意:map()传入的参数是pow,即函数对象本身.
你可能会想,不需要map(),写一个循环,也可以计算出结果:

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var f = function (x) {
return x * x;
};
var arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
var result = [];
for (var i=0; i<arr.length; i++) {
result.push(f(arr[i]));
}

的确可以,但是,从上面的循环代码,我们无法一眼看明白“把f(x)作用在Array的每一个元素并把结果生成一个新的Array”。
所以,map()作为高阶函数,事实上它把运算规则抽象了,因此,我们不但可以计算简单的f(x)=x2,还可以计算任意复杂的函数,比如,把Array的所有数字转为字符串:

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var arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
arr.map(String); // ['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']

只需要一行代码。
再看reduce的用法。Array的reduce()把一个函数作用在这个Array的[x1, x2, x3…]上,这个函数必须接收两个参数,reduce()把结果继续和序列的下一个元素做累积计算,其效果就是:

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[x1, x2, x3, x4].reduce(f) = f(f(f(x1, x2), x3), x4)

比方说对一个Array求和,就可以用reduce实现

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var arr = [1, 3, 5, 7, 9];
arr.reduce(function (x, y) {
return x + y;
}); // 25

要把[1, 3, 5, 7, 9]变换成整数13579,reduce()也能派上用场:

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var arr = [1, 3, 5, 7, 9];
arr.reduce(function (x, y) {
return x * 10 + y;
}); // 13579

filter

filter也是一个常用的操作,它用于把Array的某些元素过滤掉,然后返回剩下的元素。
和map()类似,Array的filter()也接收一个函数。和map()不同的是,filter()把传入的函数依次作用于每个元素,然后根据返回值是true还是false决定保留还是丢弃该元素。
例如,在一个Array中,删掉偶数,只保留奇数,可以这么写:

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var arr = [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 15];
var r = arr.filter(function (x) {
return x % 2 !== 0;
});
r; // [1, 5, 9, 15]

把一个Array中的空字符串删掉,可以这么写:

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var arr = ['A', '', 'B', null, undefined, 'C', '  '];
var r = arr.filter(function (s) {
return s && s.trim(); // 注意:IE9以下的版本没有trim()方法
});
r; // ['A', 'B', 'C']

可见用filter()这个高阶函数,关键在于正确实现一个”筛选”函数.

回调函数

filter()接收的回调函数,其实可以有多个参数。通常我们仅使用第一个参数,表示Array的某个元素。回调函数还可以接收另外两个参数,表示元素的位置和数组本身:

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var arr = ['A', 'B', 'C'];
var r = arr.filter(function (element, index, self) {
console.log(element); // 依次打印'A', 'B', 'C'
console.log(index); // 依次打印0, 1, 2
console.log(self); // self就是变量arr
return true;
});

利用filter,可以巧妙地去除Array的重复元素:

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'use strict';
var r,arr = ['apple', 'strawberry', 'banana', 'pear', 'apple', 'orange', 'orange', 'strawberry'];
r = arr.filter(function (element, index, self) {
return self.indexOf(element) === index;
});
console.log(r.toString()); //apple,strawberry,banana,pear,orange

去除重复元素依靠的是indexOf总是返回第一个元素的位置,后续的重复元素位置与indexOf返回的位置不相等,因此被filter滤掉了.

sort排序算法

排序也是在程序中经常用到的算法。无论使用冒泡排序还是快速排序,排序的核心是比较两个元素的大小。如果是数字,我们可以直接比较,但如果是字符串或者两个对象呢?直接比较数学上的大小是没有意义的,因此,比较的过程必须通过函数抽象出来。通常规定,对于两个元素x和y,如果认为x < y,则返回-1,如果认为x == y,则返回0,如果认为x > y,则返回1,这样,排序算法就不用关心具体的比较过程,而是根据比较结果直接排序。
JavaScript的Array的sort()方法就是用于排序的,但是排序结果可能让你大吃一惊:

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// 看上去正常的结果:
['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]

第二个排序把apple排在了最后,是因为字符串根据ASCII码进行排序,而小写字母a的ASCII码在大写字母之后。
第三个排序结果是什么鬼?简单的数字排序都能错?
这是因为Array的sort()方法默认把所有元素先转换为String再排序,结果’10’排在了’2’的前面,因为字符’1’比字符’2’的ASCII码小。
如果不知道sort()方法的默认排序规则,直接对数字排序,绝对栽进坑里!
幸运的是,sort()方法也是一个高阶函数,它还可以接收一个比较函数来实现自定义的排序。
要按数字大小排序,我们可以这么写:

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'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]

如果要倒序排序,我们可以把大的数放前面:

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var arr = [10, 20, 1, 2];
arr.sort(function (x, y) {
if (x < y) {
return 1;
}
if (x > y) {
return -1;
}
return 0;
}); // [20, 10, 2, 1]

默认情况下,对字符串排序,是按照ASCII的大小比较的,现在,我们提出排序应该忽略大小写,按照字母序排序。要实现这个算法,不必对现有代码大加改动,只要我们能定义出忽略大小写的比较算法就可以:

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var arr = ['Google', 'apple', 'Microsoft'];
arr.sort(function (s1, s2) {
x1 = s1.toUpperCase();
x2 = s2.toUpperCase();
if (x1 < x2) {
return -1;
}
if (x1 > x2) {
return 1;
}
return 0;
}); // ['apple', 'Google', 'Microsoft']

忽略大小写来比较两个字符串,实际上就是先把字符串都变成大写(或者都变成小写),再比较。
从上述例子可以看出,高阶函数的抽象能力是非常强大的,而且,核心代码可以保持得非常简洁。
最后友情提示,sort()方法会直接对Array进行修改,它返回的结果仍是当前Array:

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var a1 = ['B', 'A', 'C'];
var a2 = a1.sort();
a1; // ['A', 'B', 'C']
a2; // ['A', 'B', 'C']
a1 === a2; // true, a1和a2是同一对象

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