言

JavaScript作為Web前端開發的基石，其強大的功能和靈活性不僅體現在網頁的動態交互上，更在于其處理數據的能力。數組遍歷是JavaScript中最常見的操作之一，尤其在算法題的求解過程中，它扮演著至關重要的角色。本文將深入探討JavaScript中數組遍歷的多種方法，通過具體的算法題示例，幫助讀者掌握高效解決問題的技巧。

技術概述

數組遍歷方法

在JavaScript中，數組遍歷可以通過多種方式進行，每種方法都有其特點和適用場景：

• for循環：最傳統的遍歷方式，適用于所有情況。
• forEach()：ES5引入的數組方法，簡化了遍歷語法。
• map()：用于創建新數組，對原數組的每個元素進行映射操作。
• filter()：用于篩選數組，返回滿足條件的元素組成的新數組。
• reduce()：用于對數組元素進行累積操作，常用于求和、合并等場景。
• some() 和 every()：用于檢查數組中是否存在滿足條件的元素或所有元素是否都滿足條件。

代碼示例

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];

// 使用for循環遍歷
for (let i = 0; i < numbers.length; i++) {
    console.log(numbers[i]);
}

// 使用forEach遍歷
numbers.forEach(number => console.log(number));

// 使用map創建新數組
const doubled = numbers.map(number => number * 2);
console.log(doubled); // 輸出: [2, 4, 6, 8, 10]

技術細節

工作原理

數組遍歷方法本質上是通過迭代數組中的每一個元素來執行特定的邏輯操作。不同的方法提供不同的操作能力，如map用于變換，filter用于篩選，而reduce用于聚合。

難點分析

• 性能考量：盡管現代JavaScript引擎進行了大量的優化，但在處理大規模數據時，遍歷方法的選擇仍然會影響性能。
• 副作用管理：在遍歷時避免對原始數組造成不必要的修改，尤其是使用map和filter時。

實戰應用

應用場景

假設我們有一道算法題，要求找出數組中所有偶數，并返回它們的平方和。

代碼示例

function sumOfSquaresEvenNumbers(numbers) {
    return numbers
        .filter(number => number % 2 === 0) // 篩選偶數
        .map(number => number * number)     // 平方
        .reduce((acc, curr) => acc + curr, 0); // 求和
}

const result = sumOfSquaresEvenNumbers([1, 2, 3, 4, 5, 6]);
console.log(result); // 輸出: 56

優化與改進

潛在問題

• 性能瓶頸：對于大數據集，多次迭代可能會導致性能下降。
• 代碼冗余：過度使用高階函數可能導致代碼不易理解。

代碼示例

function optimizedSumOfSquaresEvenNumbers(numbers) {
    let sum = 0;
    for (let number of numbers) {
        if (number % 2 === 0) {
            sum += number * number;
        }
    }
    return sum;
}

const optimizedResult = optimizedSumOfSquaresEvenNumbers([1, 2, 3, 4, 5, 6]);
console.log(optimizedResult); // 輸出: 56

常見問題

• Q: 如何在遍歷數組時避免修改原數組？
• A: 使用map或filter等方法，它們會返回新數組，而不會修改原數組。

總結與展望

數組遍歷不僅是JavaScript編程的基礎，也是解決復雜算法問題的利器。通過本文的探討，我們不僅學習了多種數組遍歷的方法，還掌握了如何在實際問題中選擇合適的遍歷策略，以提高代碼的效率和可讀性。未來，隨著JavaScript語言的不斷發展，新的數組方法和迭代器模式將進一步豐富我們的編程工具箱，為開發者提供更加高效和靈活的解決方案。掌握數組遍歷的技巧，意味著在算法題的求解中擁有了更多的選擇和自信，這也是前端開發者邁向更高層次的關鍵一步。

、for...in 語句

1.1 遍歷對象屬性名稱

for...in 語句常用于遍歷特定對象的屬性，包括字段名稱屬性及函數名稱屬性。在JavaScript語言中，它們均稱為屬性 (property)。

let obj = {
  name: 'obj',

  showName() {
    console.log(this.name);
  }
};

for (const propName in obj) {
  console.log(propName, typeof(obj[propName]));
}

顯示：

name – "string"
showName – "function"

利用這一點，可方便地查看特定對象的所有屬性或方法名稱。下面語句打印出console對象所有的屬性：

for (const propName in console) {
  console.log(propName, typeof(console[propName]));
}

顯示：

debug – "function"
error – "function"
log – "function"
info – "function"
warn – "function"
clear – "function"
...

可以看出，這些屬性全部均是console的函數名稱，因為console沒有屬性名稱。

1.2 遍歷數組索引值

for...in 用于數組中，則遍歷數組索引值。

let array = ['a', 'b', 'c'];

for (const index in array) {
  console.log(index, array[index]);
}

顯示：

0 – "a"
1 – "b"
2 – "c"

1.3 遍歷字符串索引值

由于字符串是由字符組成的數組，因此 for...in 也可用于遍歷字符串的索引值。

let str = "abc";

for (const index in str) {
  console.log(index, str[index]);
}

顯示：

0 – "a"
1 – "b"
2 – "c"

2、for...of 語句

for...of 語句用于遍歷可遍歷對象 (iterable objects)的元素。這些可遍歷對象包括字符串、數組、以及類似于數組的對象，這些對象都帶有length屬性。

2.1 不能用于遍歷對象屬性名稱

for...of 語句不能用于遍歷對象的屬性名稱。因此，下面的代碼是錯誤的：

let obj = {
  name: 'obj',

  showName() {
    console.log(this.name);
  }
};

for (const propName of obj) {
  console.log(propName);
}

顯示：

TypeError: undefined is not a function (near '...propName of obj...')

意為，將 for...of 語句用于對象上面，無法提取具體的數值。

2.2 遍歷數組元素

for...of 語句經常用于遍歷數組中各元素的數值。

let arr = [2, 4, 6, 8, 10];

for (const value of arr) {
  console.log(value);
}

顯示：

2
4
6
8
10

2.3 遍歷字符串中的字符

由于字符串是由字符組成的數組，因此 for...of 也可用于遍歷字符串的字符。

let str = "abc";

for (const letter of str) {
  console.log(letter);
}

顯示：

a
b
c

2.4 解包

數組元素如果是帶有特定屬性名稱的對象，可利用解包性質來快速遍歷這些屬性值。看下面例子。

function Point(x, y) {
  return {x:x, y:y};
}

let points = [Point(1, 2), Point(2, 3), Point(4, 5)];

for (const point of points) {
  console.log(point.x, point.y);
}

可將Point視為一個構造器 (constructor)，每次調用Point(x, y)都會創建并返回該類的一個對象，且含有x及y的屬性名稱。points則是一個含有多個Point對象的數組。上面的代碼遍歷出每個Point對象后，賦值于point變量，然后打印出它們的x值及y值。

如果我們不希望每次都通過引用對象屬性的方式來訪問x及y值，則可編寫代碼如下：

for (const point of points) {
  let x = point.x;
  let y = point.y;
  console.log(x, y);
}

這一步可利用ES6的const解包特性予以簡化：

for (const point of points) {
  const {x, y} = point;
  console.log(x, y);
}

更進一步，我們可以直接解包：

for (const {x, y} of points) {
  console.log(x, y);
}

2.5 遍歷Map

let scoreMap = new Map([
    ['Mike', 75],
    ['Tom', 80],
    ['Smith', 90]
]);

for (const [key, value] of scoreMap) {
    console.log(key, value);
}

與上一節不同的是，Map需要使用 [key, value] 的方式來解包。

3、forEach 方法

3.1 forEach 常見調用方式

for...in，for...of 均是語句，與它們不同的是，forEach是數組的內嵌方法。這意味著我們可以直接在數組對象上面直接調用該方法。

let arr = [1, 3, 5, 7, 9];

arr.forEach((element) => {
  console.log(element);
});

作為數組方法，forEach有一個參數，該參數的類型是函數，稱為回調函數 (callback function)。所謂回調函數，是指一旦程序員提供了這樣的函數，JavaScript引擎將負責調用此函數。

回調函數的價值在于回調函數可能存在多個參數，而這些參數將由JavaScript引擎自動提供。在回調函數中，我們可對JavaScript引擎所自動提供的參數進行進一步加工。

在上面的回調函數中，element是由JavaScript引擎自動提供的，代表每個數組元素。

上面的代碼采用了lambda匿名表達式。它等同于：

let arr = [1, 3, 5, 7, 9];

function callback(element) {
  console.log(element);
}

arr.forEach(callback);

可見，lambda表達式更加簡練。

3.2 forEach 的參數

forEach共有3個參數 (上面例子只用了第1個)，它們的排列順序如下：

arr.forEach((element, index, array) => {
  console.log(element);
  console.log(index);
  console.log(array);
});

參數element是數組元素，參數index是數組元素所在數組中的索引值，參數array是整個數組。

一般情況下，我們僅需用到element及index參數就足夠了。由于是每次迭代，因此，forEach方法中的array參數較少用到。

index每次遍歷時都會加1，且每次都會與array的長度比較。一旦超出array的界限，就會終止遍歷。如果遍歷過程中，修改了array的長度，則需特別注意這一點。

3.2 forEach 遍歷的終止

如何中止forEach的遍歷？JavaScript并未提供這樣的機制，但我們可以用一個雙重嵌套的異常來終止遍歷。

let arr = [1, 3, 5, 7, 9];

try {
  arr.forEach((element, index, array) => {
    try {
      console.log(index);
      if (index >= 3) {
        throw new Error('forEach termination signal');
      }
    } catch (error) {
      throw error;
    }
  });
} catch (e) {
  if (e.message === 'forEach termination signal') {
    console.log('forEach terminated.');
  }
}

console.log('This line of code should be executed.');

顯示：

0
1
2
3
forEach terminated.
This line of code should be executed.

我們設定，當index的值大于等于3時，需要終止遍歷。這樣，在第7行，當此條件滿足時，即拋出"forEach termination signal"的異常。

此時，程序流程轉入到第10行至第12行最內層的異常捕獲處理代碼：

} catch (error) {
    throw error;
}

捕獲異常后，如果我們不重新拋出異常，JavaScript引擎則會認為我們已正確地處理了異常，因此會恢復中斷的遍歷進程，繼續處理下一個數組元素，這不是我們想要的。因此，我們在此重新拋出該異常，以切實終止遍歷。

這時，forEach的遍歷因異常而終止，從而達到了我們的最初的目標。但因為有異常，如果我們未作任何處理，則該異常會導致整個程序都終止運行。只有在我們處理了異常后，程序才能往下走。這就是第14行至18行最外層異常捕獲代碼的作用：

} catch (e) {
  if (e.message === 'forEach termination signal') {
    console.log('forEach terminated');
  }
}

先判斷它是不是"forEach termination signal"。如果是，則簡單地打印一行消息。由于這里未再拋出新的異常，因此JavaScript引擎認為我們已經正確地處理了異常，則繼續執行后面的代碼。這樣，最后一行第20行語句將被執行并打印出"This line of code should be executed."的文本。

一般來講，如果我們需要在數組的遍歷過程中終止遍歷，不要使用 forEach 語句，使用最傳統的方式即可：

let arr = [1, 3, 5, 7, 9];

for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  console.log(i, arr[i]);
  if (i >= 3) {
    break;
  }
}

console.log('This line of code should be executed.');

這樣即可在遍歷中訪問數組的索引值與數組元素，又可以極為方便地隨時終止遍歷。