Марейн Хавербеке - Выразительный JavaScript

Дилемма «скорость против элегантности» довольно интересна. Есть некий промежуток между удобством для человека и удобством для машины. Любую программу можно ускорить, сделав её больше и замысловатее. От программиста требуется находить подходящий баланс.

В случае с первым возведением в степень, неэлегантный цикл довольно прост и понятен. Не имеет смысла заменять его рекурсией. Часто, однако, программы работают с такими сложными концепциями, что хочется уменьшить эффективность путём повышения читаемости.

Основное правило, которое уже не раз повторяли, и с которым я полностью согласен – не беспокойтесь насчёт быстродействия, пока вы точно не уверены, что программа тормозит. Если так, найдите те части, которые работают дольше всех, и меняйте там элегантность на эффективность.

Конечно, мы не должны сразу же полностью игнорировать быстродействие. Во многих случаях, как с возведением в степень, особой простоты от элегантных решений мы не получаем. Иногда опытный программист сразу видит, что простой подход никогда не будет достаточно быстрым.

Я заостряю на этом внимание оттого, что слишком много начинающих программистов хватаются за эффективность даже в мелочах. Результат получается больше, сложнее и часто не без ошибок. Такие программы дольше писать, а работают они часто не сильно быстрее.

Но рекурсия не всегда лишь менее эффективная альтернатива циклам. Некоторые задачи проще решить рекурсией. Чаще всего это обход нескольких веток дерева, каждая из которых может ветвиться.

Вот вам загадка: можно получить бесконечное количество чисел, начиная с числа 1, и потом либо добавляя 5, либо умножая на 3. Как нам написать функцию, которая, получив число, пытается найти последовательность таких сложений и умножений, которые приводят к заданному числу? К примеру, число 13 можно получить, сначала умножив 1 на 3, а затем добавив 5 два раза. А число 15 вообще нельзя так получить.

Рекурсивное решение:

function findSolution(target) {

function find(start, history) {

if (start == target)

return history;

else if (start > target)

return null;

else

return find(start + 5, "(" + history + " + 5)") ||

find(start * 3, "(" + history + " * 3)");

}

return find(1, "1");

}

console.log(findSolution(24));

// → (((1 * 3) + 5) * 3)

Этот пример не обязательно находит самое короткое решение – он удовлетворяется любым. Не ожидаю, что вы сразу поймёте, как программа работает. Но давайте разбираться в этом отличном упражнении на рекурсивное мышление.

Внутренняя функция findзанимается рекурсией. Она принимает два аргумента – текущее число и строку, которая содержит запись того, как мы пришли к этому номеру. И возвращает либо строчку, показывающую нашу последовательность шагов, либо null.

Для этого функция выполняет одно из трёх действий. Если заданное число равно цели, то текущая история как раз и является способом её достижения, поэтому она и возвращается. Если заданное число больше цели, продолжать умножения и сложения смысла нет, потому что так оно будет только увеличиваться. А если мы ещё не достигли цели, функция пробует оба возможных пути, начинающихся с заданного числа. Она дважды вызывает себя, один раз с каждым из способов. Если первый вызов возвращает не null, он возвращается. В другом случае возвращается второй.

Чтобы лучше понять, как функция достигает нужного эффекта, давайте просмотрим её вызовы, которые происходят в поисках решения для числа 13.

find(1, "1")

find(6, "(1 + 5)")

find(11, "((1 + 5) + 5)")

find(16, "(((1 + 5) + 5) + 5)")

too big

find(33, "(((1 + 5) + 5) * 3)")

too big

find(18, "((1 + 5) * 3)")

too big

find(3, "(1 * 3)")

find(8, "((1 * 3) + 5)")

find(13, "(((1 * 3) + 5) + 5)")

found!

Отступ показывает глубину стека вызовов. В первый раз функция find вызывает сама себя дважды, чтобы проверить решения, начинающиеся с (1 + 5)и (1 * 3). Первый вызов ищет решение, начинающееся с (1 + 5), и при помощи рекурсии проверяет все решения, выдающие число, меньшее или равное требуемому. Не находит, и возвращает null. Тогда-то оператор ||и переходит к вызову функции, который исследует вариант (1 * 3). Здесь нас ждёт удача, потому что в третьем рекурсивном вызове мы получаем 13. Этот вызов возвращает строку, и каждый из операторов ||по пути передаёт эту строку выше, в результате возвращая решение.

Существует два более-менее естественных способа ввода функций в программу.

Первый – вы пишете схожий код несколько раз. Этого нужно избегать – больше кода означает больше места для ошибок и больше материала для чтения тех, кто пытается понять программу. Так что мы берём повторяющуюся функциональность, подбираем ей хорошее имя и помещаем её в функцию.

Второй способ – вы обнаруживаете потребность в некоей новой функциональности, которая достойна помещения в отдельную функцию. Вы начинаете с названия функции, и затем пишете её тело. Можно даже начинать с написания кода, использующего функцию, до того, как сама функция будет определена.

То, насколько сложно вам подобрать имя для функции, показывает, как хорошо вы представляете себе её функциональность. Возьмём пример. Нам нужно написать программу, выводящую два числа, количество коров и куриц на ферме, за которыми идут слова «коров» и «куриц». К числам нужно спереди добавить нули так, чтобы каждое занимало ровно три позиции.

007 Коров

011 Куриц

Очевидно, что нам понадобится функция с двумя аргументами. Начинаем кодить.

// вывестиИнвентаризациюФермы

function printFarmInventory(cows, chickens) {

var cowString = String(cows);

while (cowString.length < 3)

cowString = "0" + cowString;

console.log(cowString + " Коров");

var chickenString = String(chickens);

while (chickenString.length < 3)

chickenString = "0" + chickenString;

console.log(chickenString + " Куриц");

}

printFarmInventory(7, 11);

Если мы добавим к строке .length, мы получим её длину. Получается, что циклы whileдобавляют нули спереди к числам, пока не получат строчку в 3 символа.

Готово! Но только мы собрались отправить фермеру код (вместе с изрядным чеком, разумеется), он звонит и говорит нам, что у него в хозяйстве появились свиньи, и не могли бы мы добавить в программу вывод количества свиней?

Можно, конечно. Но когда мы начинаем копировать и вставлять код из этих четырёх строчек, мы понимаем, что надо остановиться и подумать. Должен быть способ лучше. Пытаемся улучшить программу:

// выводСДобавлениемНулейИМеткой

function printZeroPaddedWithLabel(number, label) {

var numberString = String(number);

while (numberString.length < 3)

numberString = "0" + numberString;