如何掌握函數(shù)式編程

這篇文章主要介紹“如何掌握函數(shù)式編程”，在日常操作中，相信很多人在如何掌握函數(shù)式編程問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”如何掌握函數(shù)式編程”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

編程范式

編程范式  指的是一種編程風(fēng)格，它描述了程序員對程序執(zhí)行的看法。在編程的世界中，同一個(gè)問題，可以站在多個(gè)角度去分析解決，這些不同的解決方案就對應(yīng)了不同的編程風(fēng)格。

常見的編程范式有：

• 命令式編程

• C

• 面向過程編程

• 面向?qū)ο缶幊?/p>

• C++、C#、Java

• 聲明式編程

• Haskell

• 函數(shù)式編程

命令式編程

命令式編程 是使用最廣的一種編程風(fēng)格，它是站在計(jì)算機(jī)的角度去思考問題，主要思想是 關(guān)注計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟，即一步一步告訴計(jì)算機(jī)先做什么再做什么。

由于存在很多需要控制的步驟，所以命令式編程普遍存在以下特點(diǎn)：

• 控制語句

• 循環(huán)語句：while、for

• 條件分支語句：if else、switch

• 無條件分支語句：return、break、continue

• 變量

• 賦值語句

根據(jù)這些特點(diǎn)，我們來分析一個(gè)命令式編程案例：

// 需求：篩選出數(shù)組中為奇數(shù)的子集合  const array = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]; // 步驟1：定義執(zhí)行結(jié)果變量 let reult = []; // 步驟2：控制程序循環(huán)調(diào)用 for (let i = 0; i < array.length; i++) {   // 步驟3：判斷篩選條件   if (array[i] % 2 !== 0) {     // 步驟4：加入執(zhí)行結(jié)果     reult.push(array[i]);   } } // 步驟5：得到最終的結(jié)果 result

以上代碼通過 5  個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)了數(shù)組的篩選，這并沒有什么問題，但細(xì)心的同學(xué)可能會(huì)感到疑惑：這樣寫的代碼量太長了，而且并不語義化，只有閱讀完每一行的代碼，才知道具體執(zhí)行的是什么邏輯。

沒錯(cuò)，這就是命令式編程的典型特點(diǎn)，除此之外，還有以下幾點(diǎn)：

• 命令式編程的每一個(gè)步驟都可以由程序員定義，這樣可以更精細(xì)化、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂拼a，從而提高程序的性能。

• 命令式編程的每一個(gè)步驟都可以記錄中間結(jié)果，方便調(diào)試代碼。

• 命令式編程需要大量的流程控制語句，在處理多線程狀態(tài)同步問題時(shí)，容易造成邏輯混亂，通常需要加鎖來解決。

聲明式編程

聲明式編程 同樣是一種編程風(fēng)格，它通過定義具體的規(guī)則，以便系統(tǒng)底層可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)具體功能。主要思想是 告訴計(jì)算機(jī)應(yīng)該做什么，但不指定具體要怎么做。

由于需要定義規(guī)則來表達(dá)含義，所以聲明式編程普遍存在以下特點(diǎn)：

• 代碼更加語義化，便于理解。

• 代碼量更少。

• 不需要流程控制代碼，如：for、while、if 等。

接下來，我們將上文中的數(shù)組篩選，用聲明式的方式重構(gòu)一下：

// 篩選出數(shù)組中為奇數(shù)的子集合 const array = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]; const reult = array.filter((item) => item % 2 !== 0);

可以看到，聲明式編程沒有冗余的操作步驟，代碼量非常少，并且非常語義化，當(dāng)我們讀到 filter 的時(shí)候，自然而然就知道是在做篩選。

我們再看一個(gè)案例：

# 使用 sql 語句，查詢 id 為 25 的學(xué)生

# 使用 sql 語句，查詢 id 為 25 的學(xué)生 select * from students where id=25

在上述代碼中，我們只是告訴計(jì)算機(jī)，我想查找 id 為 25  的同學(xué)，計(jì)算機(jī)就能給我們返回對應(yīng)的數(shù)據(jù)了，至于是怎么查找出來的，我們并不需要關(guān)心，只要結(jié)果是正確的即可。

除了上述例子之外，還有很多聲明式編程的案例：

• html 用來聲明了網(wǎng)頁的內(nèi)容。

• css 用來聲明網(wǎng)頁中元素的外觀。

• 正則表達(dá)式，聲明匹配的規(guī)則。

有了以上幾個(gè)案例，我們來總結(jié)一下聲明式編程的優(yōu)缺點(diǎn)：

聲明式編程不需要編寫復(fù)雜的操作步驟，可以大大減少開發(fā)者的工作量。

聲明式編程的具體操作都是底層統(tǒng)一管理，可以降低重復(fù)工作。

聲明式編程底層實(shí)現(xiàn)的邏輯并不可控，不適合做更精細(xì)化的優(yōu)化。

函數(shù)式編程

函數(shù)式編程 屬于聲明式編程中的一種，它的主要思想是 將計(jì)算機(jī)運(yùn)算看作為函數(shù)的計(jì)算，也就是把程序問題抽象成數(shù)學(xué)問題去解決。

函數(shù)式編程中，我們可以充分利用數(shù)學(xué)公式來解決問題。也就是說，任何問題都可以通過函數(shù)(加減乘除)和數(shù)學(xué)定律(交換律、結(jié)合律等)，一步一步計(jì)算，最終得到答案。

函數(shù)式編程中，所有的變量都是唯一的值，就像是數(shù)學(xué)中的代數(shù) x、y，它們要么還未解出來，要么已經(jīng)被解出為固定值，所以對于：x=x+1  這樣的自增是不合法的，因?yàn)樾薷牧舜鷶?shù)值，不符合數(shù)學(xué)邏輯。

除此之外，嚴(yán)格意義上的函數(shù)式編程也不包括循環(huán)、條件判斷等控制語句，如果需要條件判斷，可以使用三元運(yùn)算符代替。

文章開頭我們提到了 webpack-chain，我們一起來看一下：

// 使用 webpack-chain 來編寫 webpack 配置。 const Config = require('webpack-chain'); const config = new Config(); config.     .entry('index')         .add('src/index.js')         .end()     .output          .path('dist')          filename('my-first-webpack.bundle.js'); config.module     .rule('compile')         .test(/\.js$/)         .use('babel')         .loader('babel-loader') module.exports = config;

可以看到，webpack-chain 可以通過鏈?zhǔn)降暮瘮?shù) api 來創(chuàng)建和修改 webpack 配置，從而更方便地創(chuàng)建和修改 webpack  配置。試想一下，如果一份 webpack 配置需要用于多個(gè)項(xiàng)目，但每個(gè)項(xiàng)目又有一些細(xì)微的不同配置，這個(gè)應(yīng)該怎么處理呢?

如果使用 webpack-chain 去修改配置，一個(gè)函數(shù) api 就搞定了，而使用命令式的編程，則需要去逐步遍歷整個(gè) webpack  配置文件，找出需要修改的點(diǎn)，才能進(jìn)行修改，這無疑就大大減少了我們的工作量。

函數(shù)式編程的特點(diǎn)

根據(jù)維基百科權(quán)威定義，函數(shù)式編程有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

• 函數(shù)是一等公民

• 函數(shù)可以和變量一樣，可以賦值給其他變量，也可以作為參數(shù)，傳入一個(gè)函數(shù)，或者作為別的函數(shù)返回值。

• 只用表達(dá)式，不用語句：

• 表達(dá)式是一段單純的運(yùn)算過程，總是有返回值。

• 語句是執(zhí)行某種操作，沒有返回值。

• 也就是說，函數(shù)式編程中的每一步都是單純的運(yùn)算，而且都有返回值。

• 無副作用

• 不會(huì)產(chǎn)生除運(yùn)算以外的其他結(jié)果。

• 同一個(gè)輸入永遠(yuǎn)得到同一個(gè)數(shù)據(jù)。

• 不可變性

• 不修改變量，返回一個(gè)新的值。

• 引用透明

• 函數(shù)的運(yùn)行不依賴于外部變量，只依賴于輸入的參數(shù)。

以上的特點(diǎn)都是函數(shù)式編程的核心，基于這些特點(diǎn)，又衍生出了許多應(yīng)用場景：

• 純函數(shù)：同樣的輸入得到同樣的輸出，無副作用。

• 函數(shù)組合：將多個(gè)依次調(diào)用的函數(shù)，組合成一個(gè)大函數(shù)，簡化操作步驟。

• 高階函數(shù)：可以加工函數(shù)的函數(shù)，接收一個(gè)或多個(gè)函數(shù)作為輸入、輸出一個(gè)函數(shù)。

• 閉包：函數(shù)作用域嵌套，實(shí)現(xiàn)的不同作用域變量共享。

• 柯里化：將一個(gè)多參數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為多個(gè)嵌套的單參數(shù)函數(shù)。

• 偏函數(shù)：緩存一部分參數(shù)，然后讓另一些參數(shù)在使用時(shí)傳入。

• 惰性求值：預(yù)先定義多個(gè)操作，但不立即求值，在需要使用值時(shí)才去求值，可以避免不必要的求值，提升性能。

• 遞歸：控制函數(shù)循環(huán)調(diào)用的一種方式。

• 尾遞歸：避免多層級(jí)函數(shù)嵌套導(dǎo)致的內(nèi)存溢出的優(yōu)化。

• 鏈?zhǔn)秸{(diào)用：讓代碼更加優(yōu)雅。

這些應(yīng)用場景都大量存在于我們的日常工作中，接下來我們通過幾個(gè)案例來實(shí)戰(zhàn)一下。

函數(shù)式編程常見案例

基于函數(shù)式編程的應(yīng)用場景，我們來實(shí)現(xiàn)幾個(gè)具體的案例。

• 函數(shù)組合

• 柯里化

• 偏函數(shù)

• 高階函數(shù)

• 尾遞歸

• 鏈?zhǔn)秸{(diào)用

1、函數(shù)組合，組合多個(gè)函數(shù)步驟。

function compose(f, g) {   return function () {     return f.call(this, g.apply(this, arguments));   }; }  function toLocaleUpperCase(str) {   return str.toLocaleUpperCase(); }  function toSigh(str) {   return str + "!"; } // 將多個(gè)函數(shù)按照先后執(zhí)行順序組合成一個(gè)函數(shù)，簡化多個(gè)調(diào)用步驟。 const composedFn = compose(toSigh, toLocaleUpperCase); console.log("函數(shù)組合：", composedFn("msx")); // 函數(shù)組合：MSX!

2、柯里化，將一個(gè)多參數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為多個(gè)嵌套的單參數(shù)函數(shù)。

// 柯里化 function curry(targetfn) {   var numOfArgs = targetfn.length;   return function fn(...rest) {     if (rest.length < numOfArgs) {       return fn.bind(null, ...rest);     } else {       return targetfn.apply(null, rest);     }   }; } // 加法函數(shù) function add(a, b, c, d) {   return a + b + c + d; } // 將一個(gè)多參數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為多個(gè)嵌套的單參數(shù)函數(shù) console.log("柯里化：", curry(add)(1)(2)(3)(4)); // 柯里化：10

3、偏函數(shù)，緩存一部分參數(shù)，然后讓另一些參數(shù)在使用時(shí)傳入。

// 偏函數(shù) function isTypeX(type) {   return function (obj) {     return Object.prototype.toString.call(obj) === `[object ${type}]`;   }; }  // 緩存一部分參數(shù)，然后讓另一些參數(shù)在使用時(shí)傳入。 const isObject = isTypeX("Object"); const isNumber = isTypeX("Number");  console.log("偏函數(shù)測試：", isObject({ a: 1 }, 123)); // true console.log("偏函數(shù)測試：", isNumber(1)); // true

4、惰性求值，預(yù)先定義多個(gè)操作，但不立即求值，在需要使用值時(shí)才去求值，可以避免不必要的求值，提升性能。

// 這里使用 C# 中的 LINQ 來演示 // 假設(shè)數(shù)據(jù)庫中有這樣一段數(shù)據(jù) db.Gems [4,15,20,7,3,13,2,20];  var q =     db.Gems     .Select(c => c < 10)    .Take(3)    // 只要不調(diào)用 ToList 就不會(huì)求值    // 在具體求值的時(shí)候，會(huì)將預(yù)先定義的方法進(jìn)行優(yōu)化整合，以產(chǎn)生一個(gè)最優(yōu)的解決方案，才會(huì)去求值。     .ToList();

上述代碼中，傳統(tǒng)的求值會(huì)遍歷 2 次，第一次遍歷整個(gè)數(shù)組(8 項(xiàng))，篩選出小于 10 的項(xiàng)，輸出 [4,7,3,2]，第二次遍歷這個(gè)數(shù)組(4 項(xiàng))，輸出  [4,7,3]。

如果使用惰性求值，則會(huì)將預(yù)先定義的所有操作放在一起進(jìn)行判斷，所以只需要遍歷 1 次就可以了。在遍歷的同時(shí)判斷 是否小于 10 和 小于 10 的個(gè)數(shù)是否為  3，當(dāng)遍歷到第 5 項(xiàng)時(shí)，就能輸出 [4,7,3]。

相比傳統(tǒng)求值遍歷的 8+4=12 項(xiàng)，使用惰性求值則只需遍歷 5 項(xiàng)，程序的運(yùn)行效率也就自然而然地得到了提升。

5、高階函數(shù)，可以加工函數(shù)的函數(shù)(接收一個(gè)或多個(gè)函數(shù)作為輸入、輸出一個(gè)函數(shù))。

// React 組件中，將一個(gè)組件，封裝為帶默認(rèn)背景色的新組件。 // styled-components 就是這個(gè)原理 function withBackgroundRedColor (wrapedComponent) {   return class extends Component {     render () {       return (<div style={backgroundColor: 'red} >                  <wrapedComponent {...this.props} />              </div>)     }   } }

6、遞歸和尾遞歸。

// 普通遞歸，控制函數(shù)循環(huán)調(diào)用的一種方式。 function fibonacci(n) {   if (n === 0) {     return 0;   }   if (n === 1) {     return 1;   }   return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2); } console.log("沒有使用尾遞歸，導(dǎo)致棧溢出", fibonacci(100));  // 尾遞歸，避免多層級(jí)函數(shù)嵌套導(dǎo)致的內(nèi)存溢出的優(yōu)化。 function fibonacci2(n, result, preValue) {   if (n == 0) {     return result;   }   return fibonacci2(n - 1, preValue, result + preValue); } // result = 0, preValue = 1 console.log("使用了尾遞歸，不會(huì)棧溢出", fibonacci2(100, 0, 1));

7、鏈?zhǔn)秸{(diào)用

// lodash 中，一個(gè)方法調(diào)用完成之后，可以繼續(xù)鏈?zhǔn)秸{(diào)用其他的方法。 var users = [   { user: "barney", age: 36 },   { user: "fred", age: 40 },   { user: "pebbles", age: 1 }, ]; var youngest = _.chain(users)   .sortBy("age")   .map(function (o) {     return o.user + " is " + o.age;   })   .head()   .value(); // => 'pebbles is 1'

到此，關(guān)于“如何掌握函數(shù)式編程”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章！