言

JavaScript 作為 Web 開發的核心語言之一，在前端領域發揮著至關重要的作用。數組作為 JavaScript 中最常用的數據結構之一，掌握其遍歷方法對于任何前端開發者都是必不可少的技能。本文旨在介紹幾種常見的數組遍歷方式，并通過實例演示它們的應用場景和最佳實踐。

技術概述

定義

數組遍歷是指按照一定的順序訪問數組中的每一個元素的過程。JavaScript 提供了多種方法來遍歷數組，包括傳統的 for 循環、forEach 方法、map、filter 等高階函數。

核心特性與優勢

• 傳統 `for` 循環:
• 特性: 直接訪問索引。
• 優勢: 靈活性高，可以控制循環的終止條件。
• `forEach` 方法:
• 特性: 自動迭代數組中的每個元素。
• 優勢: 代碼簡潔，易于理解和維護。
• `map` 方法:
• 特性: 創建新數組，對原數組每個元素執行函數并返回新值。
• 優勢: 方便轉換數據結構。
• `filter` 方法:
• 特性: 創建新數組，包含通過測試的所有元素。
• 優勢: 用于篩選數據。

示例代碼

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

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

// 使用 forEach
numbers.forEach(function(number) {
  console.log(number);
});

// 使用 map
const doubled = numbers.map(function(number) {
  return number * 2;
});
console.log(doubled);

// 使用 filter
const evenNumbers = numbers.filter(function(number) {
  return number % 2 === 0;
});
console.log(evenNumbers);

技術細節

遍歷原理

數組遍歷的基本原理是按照一定的順序訪問數組中的每個元素。不同的遍歷方法內部實現有所不同，但最終目的是相同的。

• `for` 循環:
• 原理: 通過索引直接訪問數組元素。
• 注意事項: 索引越界問題。
• `forEach` 方法:
• 原理: 內部使用迭代器模式。
• 注意事項: 無法中斷遍歷過程。
• `map` 方法:
• 原理: 對每個元素應用函數并返回新數組。
• 注意事項: 不改變原數組。
• `filter` 方法:
• 原理: 對每個元素應用函數判斷是否保留。
• 注意事項: 同樣不改變原數組。

難點

• 中斷遍歷: forEach 方法不能直接使用 break 或 return 中斷遍歷。
• 性能考慮: map 和 filter 返回新數組，可能導致內存消耗增加。

實戰應用

場景與案例

假設我們需要從一個數組中找出所有的偶數，并計算這些偶數的平方。

問題與解決方案

問題: 如何高效地找到所有偶數并計算它們的平方？

解決方案: 使用 filter 方法篩選出偶數，再使用 map 方法計算平方。

示例代碼

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];

// 使用 filter 和 map
const evenSquares = numbers
  .filter(number => number % 2 === 0)
  .map(number => number * number);

console.log(evenSquares); // 輸出: [4, 16, 36, 64, 100]

優化與改進

潛在問題

• 性能: 在大數據量下使用 map 和 filter 可能導致性能下降。
• 內存: 過多使用高階函數可能會增加內存占用。

優化建議

• 減少循環次數: 嘗試合并操作以減少循環次數。
• 使用緩存: 如果結果不變，可以緩存結果以減少重復計算。

示例代碼

// 緩存結果
const cache = {};

function getEvenSquares(numbers) {
  if (cache[numbers]) {
    return cache[numbers];
  }

  const result = numbers
    .filter(number => number % 2 === 0)
    .map(number => number * number);

  cache[numbers] = result;

  return result;
}

常見問題

問題及解決

問題: 如何在 forEach 中中斷循環？

解決方案: 使用 for 循環或 Array.prototype.some() 方法。

// 使用 some
const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
let found = false;

numbers.some(function(number) {
  if (number > 3) {
    found = true;
    return true; // 終止循環
  }
});

console.log(found); // 輸出: true

總結與展望

通過本文的學習，我們了解了 JavaScript 數組遍歷的多種方法及其應用場景。每種方法都有其特點和適用場合，合理選擇可以提高代碼的效率和可讀性。隨著 JavaScript 語言的發展，新的遍歷方法和優化技巧會不斷出現，我們期待未來能有更多實用高效的工具和技術出現，以進一步提升前端開發的效率和質量。

希望本文能為你在實際開發中遇到的問題提供一些解決方案和思路，同時也鼓勵你不斷學習新的技術和方法，以應對日益復雜的前端開發挑戰。

、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。