如何讀懂并寫出裝逼的函數(shù)式代碼

2016-10-25    藍(lán)藍(lán)設(shè)計(jì)的小編

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今天在微博上看到了 有人分享了下面的這段函數(shù)式代碼,我把代碼貼到下面,不過我對原來的代碼略有改動,對于函數(shù)式的版本,咋一看,的確令人非常費(fèi)解,仔細(xì)看一下,你可能就暈掉了,似乎完全就是天書,看上去非常裝逼,哈哈。不過,我感覺解析那段函數(shù)式的代碼可能會一個(gè)比較有趣過程,而且,我以前寫過一篇《函數(shù)式編程》的入門式的文章,正好可以用這個(gè)例子,再升華一下原來的那篇文章,順便可以向大家更好的介紹很多基礎(chǔ)知識,所以寫下這篇文章。


先看代碼

這個(gè)代碼平淡無奇,就是從一個(gè)數(shù)組中找到一個(gè)數(shù),O(n)的算法,找不到就返回 null。

下面是正常的 old-school 的方式。不用多說。

//正常的版本 function find (x, y) { for ( let i = 0; i < x.length; i++ ) { if ( x[i] == y ) return i;
  } return null;
} let arr = [0,1,2,3,4,5] console.log(find(arr, 2)) console.log(find(arr, 8))

結(jié)果到了函數(shù)式成了下面這個(gè)樣子(好像上面的那些代碼在下面若影若現(xiàn),不過又有點(diǎn)不太一樣,為了消掉if語言,讓其看上去更像一個(gè)表達(dá)式,動用了 ? 號表達(dá)式):

//函數(shù)式的版本 const find = ( f => f(f) ) ( f =>
  (next => (x, y, i = 0) =>
    ( i >= x.length) ? null :
      ( x[i] == y ) ? i :
        next(x, y, i+1))((...args) =>
          (f(f))(...args)))

let arr = [0,1,2,3,4,5]
console.log(find(arr, 2))
console.log(find(arr, 8))

為了講清這個(gè)代碼,需要先補(bǔ)充一些知識。

Javascript的箭頭函數(shù)

首先先簡單說明一下,ECMAScript2015 引入的箭頭表達(dá)式。箭頭函數(shù)其實(shí)都是匿名函數(shù),其基本語法如下:

(param1, param2, …, paramN) => { statements } 
(param1, param2, …, paramN) => expression // 等于 :  => { return expression; }  // 只有一個(gè)參數(shù)時(shí),括號才可以不加: (singleParam) => { statements }
singleParam => { statements } //如果沒有參數(shù),就一定要加括號: () => { statements }

下面是一些示例:

var simple = a => a > 15 ? 15 : a; 
simple(16); // 15 simple(10); // 10 let max = (a, b) => a > b ? a : b; // Easy array filtering, mapping, ... var arr = [5, 6, 13, 0, 1, 18, 23]; var sum = arr.reduce((a, b) => a + b); // 66 var even = arr.filter(v => v % 2 == 0); // [6, 0, 18] var double = arr.map(v => v * 2); // [10, 12, 26, 0, 2, 36, 46]

看上去不復(fù)雜吧。不過,上面前兩個(gè) simple 和 max 的例子都把這箭頭函數(shù)賦值給了一個(gè)變量,于是它就有了一個(gè)名字。有時(shí)候,某些函數(shù)在聲明的時(shí)候就是調(diào)用的時(shí)候,尤其是函數(shù)式編程中,一個(gè)函數(shù)還對外返回函數(shù)的時(shí)候。比如下在這個(gè)例子:

function MakePowerFn(power) { return function PowerFn(base) { return Math.pow(base, power);
  } 
}

power3 = MakePowerFn(3); //制造一個(gè)X的3次方的函數(shù) power2 = MakePowerFn(2); //制造一個(gè)X的2次方的函數(shù) console.log(power3(10)); //10的3次方 = 1000 console.log(power2(10)); //10的2次方 = 100

其實(shí),在 MakePowerFn 函數(shù)里的那個(gè) PowerFn 根本不需要命名,完全可以寫成:

function MakePowerFn(power) { return function(base) { return Math.pow(base, power);
  } 
}

如果用箭頭函數(shù),可以寫成:

MakePowerFn = power  => { return base => { return Math.pow(base, power);
  } 
}

我們還可以寫得更簡潔(如果用表達(dá)式的話,就不需要 { 和 }, 以及 return 語句 ):

MakePowerFn = power => base => Math.pow(base, power)

我還是加上括號,和換行可能會更清楚一些:

MakePowerFn = (power) => ( (base) => (Math.pow(base, power))
)

好了,有了上面的知識,我們就可以進(jìn)入一個(gè)更高級的話題——匿名函數(shù)的遞歸。

匿名函數(shù)的遞歸

函數(shù)式編程立志于用函數(shù)表達(dá)式消除有狀態(tài)的函數(shù),以及for/while循環(huán),所以,在函數(shù)式編程的世界里是不應(yīng)該用for/while循環(huán)的,而要改用遞歸(遞歸的性能很差,所以,一般是用尾遞歸來做優(yōu)化,也就是把函數(shù)的計(jì)算的狀態(tài)當(dāng)成參數(shù)一層一層的往下傳遞,這樣語言的編譯器或解釋器就不需要用函數(shù)棧來幫你保存函數(shù)的內(nèi)部變量的狀態(tài)了)。

好了,那么,匿名函數(shù)的遞歸該怎么做?

一般來說,遞歸的代碼就是函數(shù)自己調(diào)用自己,比如我們求階乘的代碼:

function fact(n){ return n==0 ? 1 :  n * fact(n-1);
};
result = fact(5);

在匿名函數(shù)下,這個(gè)遞歸該怎么寫呢?對于匿名函數(shù)來說,我們可以把匿名函數(shù)當(dāng)成一個(gè)參數(shù)傳給另外一個(gè)函數(shù),因?yàn)楹瘮?shù)的參數(shù)有名字,所以就可以調(diào)用自己了。 如下所示:

function combinator(func) { func(func);
}

這個(gè)是不是有點(diǎn)作弊的嫌疑?Anyway,我們再往下,把上面這個(gè)函數(shù)整成箭頭函數(shù)式的匿名函數(shù)的樣子。

func) => (func(func))

現(xiàn)在你似乎就不像作弊了吧。把上面那個(gè)求階乘的函數(shù)套進(jìn)來是這個(gè)樣子:

首先,先重構(gòu)一下fact,把fact中自己調(diào)用自己的名字去掉:

function fact(func, n) { return n==0 ? 1 :  n * func(func, n-1);
}

fact(fact, 5); //輸出120

然后,我們再把上面這個(gè)版本變成箭頭函數(shù)的匿名函數(shù)版:

var fact = (func, n) => ( n==0 ? 1 :  n * func(func, n-1) )
fact(fact, 5)

這里,我們依然還要用一個(gè)fact來保存這個(gè)匿名函數(shù),我們繼續(xù),我們要讓匿名函數(shù)聲明的時(shí)候,就自己調(diào)用自己。

也就是說,我們要把

(func, n) => ( n==0 ? 1 :  n * func(func, n-1) )

這個(gè)函數(shù)當(dāng)成調(diào)用參數(shù),傳給下面這個(gè)函數(shù):

(func, x) => func(func, x)

最終我們得到下面的代碼:

( (func, x) => func(func, x) ) ( //函數(shù)體 (func, n) => ( n==0 ? 1 :  n * func(func, n-1) ), //第一個(gè)調(diào)用參數(shù) 5 //第二調(diào)用參數(shù) );

好像有點(diǎn)繞,anyway, 你看懂了嗎?沒事,我們繼續(xù)。

動用高階函數(shù)的遞歸

但是上面這個(gè)遞歸的匿名函數(shù)在自己調(diào)用自己,所以,代碼中有hard code的實(shí)參。我們想實(shí)參去掉,如何去掉呢?我們可以參考前面說過的那個(gè) MakePowerFn 的例子,不過這回是遞歸版的高階函數(shù)了。

HighOrderFact = function(func){ return function(n){ return n==0 ? 1 : n * func(func)(n-1);
  };
};

我們可以看,上面的代碼簡單說來就是,需要一個(gè)函數(shù)做參數(shù),然后返回這個(gè)函數(shù)的遞歸版本。那么,我們怎么調(diào)用呢?

fact = HighOrderFact(HighOrderFact);
fact(5);

連起來寫就是:

HighOrderFact ( HighOrderFact ) ( 5 )

但是,這樣讓用戶來調(diào)用很不爽,所以,以我們一個(gè)函數(shù)把 HighOrderFact ( HighOrderFact ) 給代理一下:

fact = function ( hifunc ) { return hifunc ( hifunc );
} ( //調(diào)用參數(shù)是一個(gè)函數(shù) function (func) { return function(n){ return n==0 ? 1 : n * func(func)(n-1);
    };
  }
);

fact(5); //于是我們就可以直接使用了

用箭頭函數(shù)重構(gòu)一下,是不是簡潔了一些?

fact = (highfunc => highfunc ( highfunc ) ) ( func => n => n==0 ? 1 : n * func(func)(n-1)
);

上面就是我們最終版的階乘的函數(shù)式代碼。

回顧之前的程序

我們再來看那個(gè)查找數(shù)組的正常程序:

//正常的版本 function find (x, y) { for ( let i = 0; i < x.length; i++ ) { if ( x[i] == y ) return i;
  } return null;
}

先把for干掉,搞成遞歸版本:

function find (x, y, i=0) { if ( i >= x.length ) return null; if ( x[i] == y ) return i; return find(x, y, i+1);
}

然后,寫出帶實(shí)參的匿名函數(shù)的版本(注:其中的if代碼被重構(gòu)成了 ?號表達(dá)式):

( (func, x, y, i) => func(func, x, y, i) ) ( //函數(shù)體 (func, x, y, i=0) => (
      i >= x.length ?  null :
         x[i] == y  ?  i : func (func, x, y, i+1) ), //第一個(gè)調(diào)用參數(shù) arr, //第二調(diào)用參數(shù) 2 //第三調(diào)用參數(shù) )

最后,引入高階函數(shù),去除實(shí)參:

const find = ( highfunc => highfunc( highfunc ) ) ( func => (x, y, i = 0) => (
     i >= x.length ?  null :
           x[i] == y  ?  i : func (func) (x, y, i+1)
   )
);

注:函數(shù)式編程裝逼時(shí)一定要用const字符,這表示我寫的函數(shù)里的狀態(tài)是 immutable 的,天生驕傲!

再注:我寫的這個(gè)比原來版的那個(gè)簡單了很多,原來版本的那個(gè)又在函數(shù)中套了一套 next, 而且還動用了不定參數(shù),當(dāng)然,如果你想裝逼裝到天上的,理論上來說,你可以套N層,呵呵。

現(xiàn)在,你可以體會到,如此逼裝的是怎么來的了吧?

其它

你還別說這就是裝逼,簡單來說,我們可以使用數(shù)學(xué)的方式來完成對復(fù)雜問題的描述,那怕是遞歸。其實(shí),這并不是新鮮的東西,這是Alonzo Church 和 Haskell Curry 上世紀(jì)30年代提出來的東西,這個(gè)就是 Y Combinator 的玩法,關(guān)于這個(gè)東西,你可以看看下面兩篇文章:《The Y Combinator (Slight Return)》,《Wikipedia: Fixed-point combinator》

 

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