Руководство по JavaScript, часть 5: массивы и циклы

Сегодня, в пятой части перевода курса по JavaScript, мы поговорим о массивах и циклах. Массивы используются в ходе решения множества задач. Часто с массивами работают, используя циклы.

→ Часть 1: первая программа, особенности языка, стандарты
→ Часть 2: стиль кода и структура программ
→ Часть 3: переменные, типы данных, выражения, объекты
→ Часть 4: функции
→ Часть 5: массивы и циклы
→ Часть 6: исключения, точка с запятой, шаблонные литералы
→ Часть 7: строгий режим, ключевое слово this, события, модули, математические вычисления
→ Часть 8: обзор возможностей стандарта ES6
→ Часть 9: обзор возможностей стандартов ES7, ES8 и ES9

Массивы

Массивы, объекты типа Array, развиваются вместе с остальными механизмами языка. Они представляют собой списки пронумерованных значений.

Первый элемент массива имеет индекс (ключ) 0, такой подход используется во многих языках программирования.

В этом разделе мы рассмотрим современные методы работы с массивами.

▍Инициализация массивов

Вот несколько способов инициализации массивов.

const a = []
const a = [1, 2, 3]
const a = Array.of(1, 2, 3)
const a = Array(6).fill(1) //инициализация каждого элемента массива, состоящего из 6 элементов, числом 1

Для того чтобы получить доступ к отдельному элементу массива, используют конструкцию, состоящую из квадратных скобок, в которых содержится индекс элемента массива. Элементы массивов можно как считывать, так и записывать.

const a = [1, 2, 3]
console.log(a) //[ 1, 2, 3 ]
const first = a[0]
console.log(first) //1
a[0] = 4
console.log(a) //[ 4, 2, 3 ]

Конструктор Array для объявления массивов использовать не рекомендуется.

const a = new Array() //не рекомендуется
const a = new Array(1, 2, 3) //не рекомендуется

Этот способ следует использовать лишь при объявлении типизированных массивов.

▍Получение длины массива

Для того чтобы узнать длину массива, нужно обратиться к его свойству length.

const l = a.length

▍Проверка массива с использованием метода every()

Метод массивов every() можно использовать для организации проверки всех их элементов с использованием некоего условия. Если все элементы массива соответствуют условию, функция возвратит true, в противном случае она возвратит false.

Этому методу передаётся функция, принимающая аргументы currentValue (текущий элемент массива), index (индекс текущего элемента массива) и array (сам массив). Он может принимать и необязательное значение, используемое в качестве this при выполнении переданной ему функции.
Например, проверим, превышают ли значения всех элементов массива число 10.

const a = [11, 12, 13]
const b = [5, 6, 25]
const test = el => el > 10
console.log(a.every(test)) //true
console.log(b.every(test)) //false

Здесь нас, в функции test(), интересует лишь первый передаваемый ей аргумент, поэтому мы объявляем её, указывая лишь параметр el, в который и попадёт соответствующее значение.

▍Проверка массива с использованием метода some()

Этот метод очень похож на метод every(), но он возвращает true, если хотя бы один из элементов массива удовлетворяет условию, заданному переданной ему функцией.

▍Создание массива на основе существующего массива с использованием метода map()

Метод массивов map() позволяет перебирать массивы, применяя к каждому их элементу, переданную этому методу, функцию, преобразующую элемент, и создавать из полученных значений новые массивы. Вот, например, как получить новый массив, являющийся результатом умножения всех элементов исходного массива на 2.

const a = [1, 2, 3]
const double = el => el * 2
const doubleA = a.map(double)
console.log(a) //[ 1, 2, 3 ]
console.log(doubleA) //[ 2, 4, 6 ]

▍Фильтрация массива с помощью метода filter()

Метод filter() похож на метод map(), но он позволяет создавать новые массивы, содержащие лишь те элементы исходных массивов, которые удовлетворяют условию, задаваемому передаваемой методу filter() функцией.

▍Метод reduce()

Метод reduce() позволяет применить заданную функцию к аккумулятору и к каждому значению массива, сведя массив к единственному значению (это значение может иметь как примитивный, так и объектный тип). Этот метод принимает функцию, выполняющую преобразования, и необязательное начальное значение аккумулятора. Рассмотрим пример.

const a = [1, 2, 3, 4].reduce((accumulator, currentValue, currentIndex, array) => {
  return accumulator * currentValue
}, 1)
console.log(a) //24
//итерация 1: 1 * 1 = 1
//итерация 2: 1 * 2 = 2
//итерация 3: 2 * 3 = 6
//итерация 4: 6 * 4 = 24

Здесь мы ищем произведение всех элементов массива, описанного с помощью литерала, задавая в качестве начального значения аккумулятора 1.

▍Перебор массива с помощью метода forEach()

Метод массивов forEach() можно использовать для перебора значений массивов и для выполнения над ними неких действий, задаваемых передаваемой методу функцией. Например, выведем, по одному, элементы массива в консоль.

const a = [1, 2, 3]
a.forEach(el => console.log(el))
//1
//2
//3

Если при переборе массива нужно остановить или прервать цикл, то при использовании forEach() придётся выбрасывать исключение. Поэтому если в ходе решения некоей задачи может понадобиться прерывание цикла, лучше всего выбрать какой-нибудь другой способ перебора элементов массива.

▍Перебор массива с использованием оператора for...of

Оператор for...of появился в стандарте ES6. Он позволяет перебирать итерируемые объекты (в том числе — массивы). Вот как им пользоваться.

const a = [1, 2, 3]
for (let v of a) {
  console.log(v)
}
//1
//2
//3

На каждой итерации цикла в переменную v попадает очередной элемент массива a.

▍Перебор массива с использованием оператора for

Оператор for позволяет организовывать циклы, которые, в частности, можно использовать и для перебора (или инициализации) массивов, обращаясь к их элементам по индексам. Обычно индекс очередного элемента получают, пользуясь счётчиком цикла.

const a = [1, 2, 3]
for (let i = 0; i < a.length; i += 1) {
  console.log(a[i])
}
//1
//2
//3

Если, в ходе выполнения цикла, нужно пропустить его итерацию, можно воспользоваться командой continue. Для досрочного завершения цикла можно воспользоваться командой break. Если в цикле, например, расположенном в некоей функции, использовать команду return, выполнение цикла и функции завершится, а возвращённое с помощью return значение попадёт туда, откуда была вызвана функция.

▍Метод @@iterator

Этот метод появился в стандарте ES6. Он позволяет получать так называемый «итератор объекта» — объект, который в данном случае позволяет организовывать перебор элементов массива. Итератор массива можно получить, воспользовавшись символом (такие символы называют «известными символами») Symbol.iterator. После получения итератора можно обращаться к его методу next(), который, при каждом его вызове, возвращает структуру данных, содержащую очередной элемент массива.

const a = [1, 2, 3]
let it = a[Symbol.iterator]()
console.log(it.next().value) //1
console.log(it.next().value) //2
console.log(it.next().value) //3

Если вызвать метод next() после того, как будет достигнут последний элемент массива, он возвратит, в качестве значения элемента, undefined. Объект, возвращаемый методом next(), содержит свойства value и done. Свойство done принимает значение false до тех пор, пока не будет достигнут последний элемент массива. В нашем случае, если вызвать it.next() в четвёртый раз, он возвратит объект { value: undefined, done: true }, в то время как при трёх предыдущих вызовах этот объект имел вид { value: значение, done: false }.

Метод массивов entries() возвращает итератор, который позволяет перебирать пары ключ-значение массива.

const a = [1, 2, 3]
let it = a.entries()
console.log(it.next().value) //[0, 1]
console.log(it.next().value) //[1, 2]
console.log(it.next().value) //[2, 3]

Метод keys() позволяет перебирать ключи массива.

const a = [1, 2, 3]
let it = a.keys()
console.log(it.next().value) //0
console.log(it.next().value) //1
console.log(it.next().value) //2

▍Добавление элементов в конец массива

Для добавления элементов в конец массива используют метод push().

a.push(4)

▍Добавление элементов в начало массива

Для добавления элементов в начало массива используют метод unshift().

a.unshift(0)
a.unshift(-2, -1)

▍Удаление элементов массива

Удалить элемент из конца массива, одновременно возвратив этот элемент, можно с помощью метода pop().

a.pop()

Аналогичным образом, с помощью метода shift(), можно удалить элемент из начала массива.

a.shift()

То же самое, но уже с указанием позиции удаления элементов и их количества, делается с помощью метода splice().

a.splice(0, 2) // удаляет и возвращает 2 элемента из начала массива
a.splice(3, 2) // удаляет и возвращает 2 элемента, начиная с индекса 3

▍Удаление элементов массива и вставка вместо них других элементов

Для того чтобы, воспользовавшись одной операцией, удалить некие элементы массива и вставить вместо них другие элементы, используется уже знакомый вам метод splice().

Например, здесь мы удаляем 3 элемента массива начиная с индекса 2, после чего в то же место добавляем два других элемента:

const a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
a.splice(2, 3, 'a', 'b')
console.log(a) //[ 1, 2, 'a', 'b', 6 ]

▍Объединение нескольких массивов

Для объединения нескольких массивов можно воспользоваться методом concat(), возвращающим новый массив.

const a = [1, 2]
const b = [3, 4]
const c = a.concat(b)
console.log(c) //[ 1, 2, 3, 4 ]

▍Поиск элементов в массиве

В стандарте ES5 появился метод indexOf(), который возвращает индекс первого вхождения искомого элемента массива. Если элемент в массиве найти не удаётся — возвращается -1.

const a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 5, 8]
console.log(a.indexOf(5)) //4
console.log(a.indexOf(23)) //-1

Метод lastIndexOf() возвращает индекс последнего вхождения элемента в массив, или, если элемент не найден, -1.

const a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 5, 8]
console.log(a.lastIndexOf(5)) //7
console.log(a.lastIndexOf(23)) //-1

В ES6 появился метод массивов find(), который выполняет поиск по массиву с использованием передаваемой ему функции. Если функция возвращает true, метод возвращает значение первого найденного элемента. Если элемент найти не удаётся, функция возвратит undefined.

Выглядеть его использование может следующим образом.

a.find(x => x.id === my_id)

Здесь в массиве, содержащем объекты, осуществляется поиск элемента, свойство id которого равняется заданному.

Метод findIndex() похож на find(), но он возвращает индекс найденного элемента или undefined.

В ES7 появился метод includes(), который позволяет проверить наличие некоего элемента в массиве. Он возвращает true или false, найдя или не найдя интересующий программиста элемент.

a.includes(value)

С помощью этого метода можно проверять на наличие некоего элемента не весь массив, а лишь некоторую его часть, начинающуюся с заданного при вызове этого метода индекса. Индекс задаётся с помощью второго, необязательного, параметра этого метода.

a.includes(value, i)

▍Получение фрагмента массива

Для того чтобы получить копию некоего фрагмента массива в виде нового массива, можно воспользоваться методом slice(). Если этот метод вызывается без аргументов, то возвращённый массив окажется полной копией исходного. Он принимает два необязательных параметра. Первый задаёт начальный индекс фрагмента, второй — конечный. Если конечный индекс не задан, то массив копируется от заданного начального индекса до конца.

const a = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
console.log(a.slice(4)) //[ 5, 6, 7, 8, 9 ]
console.log(a.slice(3,7)) //[ 4, 5, 6, 7 ]

▍Сортировка массива

Для организации сортировки элементов массива в алфавитном порядке (0-9A-Za-z) используется метод sort() без передачи ему аргументов.

const a = [1, 2, 3, 10, 11]
a.sort()
console.log(a) //[ 1, 10, 11, 2, 3 ]
const b = [1, 'a', 'Z', 3, 2, 11]
b.sort()
console.log(b) //[ 1, 11, 2, 3, 'Z', 'a' ]

Этому методу можно передать функцию, задающую порядок сортировки. Функция принимает, для сравнения двух элементов, параметры a и b. Она возвращает отрицательное число в том случае, если a меньше b по какому-либо критерию, 0 — если они равны, и положительное число — если a больше b. При написании подобной функции для сортировки числовых массивов она может возвратить результат вычитания a и b. Так, возврат результата вычисления выражения a - b означает сортировку массива по возрастанию, возврат результата вычисления выражения b - a даст сортировку массива по убыванию.

const a = [1, 10, 3, 2, 11]
console.log(a.sort((a, b) => a - b)) //[ 1, 2, 3, 10, 11 ]
console.log(a.sort((a, b) => b - a)) //[ 11, 10, 3, 2, 1 ]

Для того чтобы обратить порядок следования элементов массива можно воспользоваться методом reverse(). Он, так же, как и sort(), модифицирует массив для которого вызывается.

▍Получение строкового представления массива

Для получения строкового представления массива можно воспользоваться его методом toString().

a.toString()

Похожий результат даёт метод join(), вызванный без аргументов.

a.join()

Ему, в качестве аргумента, можно передать разделитель элементов.

const a = [1, 10, 3, 2, 11]
console.log(a.toString()) //1,10,3,2,11
console.log(a.join()) //1,10,3,2,11
console.log(a.join(', ')) //1, 10, 3, 2, 11

▍Создание копий массивов

Для создания копии массива путём копирования в новый массив значений исходного массива можно воспользоваться методом Array.from(). Он подходит и для создания массивов из массивоподобных объектов (из строк, например).

const a = 'a string'
const b = Array.from(a)
console.log(b) //[ 'a', ' ', 's', 't', 'r', 'i', 'n', 'g' ]

Метод Array.of() тоже можно использовать для копирования массивов, а также для «сборки» массивов из различных элементов. Например, для копирования элементов одного массива в другой можно воспользоваться следующей конструкцией.

const a = [1, 10, 3, 2, 11]
const b = Array.of(...a)
console.log(b) // [ 1, 10, 3, 2, 11 ]

Для копирования элементов массива в некое место самого этого массива используется метод copyWithin(). Его первый аргумент задаёт начальный индекс целевой позиции, второй — начальный индекс позиции источника элементов, а третий параметр, необязательный, указывает конечный индекс позиции источника элементов. Если его не указать, в указанное место массива будет скопировано всё, начиная от начального индекса позиции источника до конца массива.

const a = [1, 2, 3, 4, 5]
a.copyWithin(0, 2)
console.log(a) //[ 3, 4, 5, 4, 5 ]

Циклы

Выше, говоря о массивах, мы уже сталкивались с некоторыми способами организации циклов. Однако циклы в JavaScript используются не только для работы с массивами, да и рассмотрели мы далеко не все их виды. Поэтому сейчас мы уделим некоторое время рассмотрению разных способов организации циклов в JavaScript и поговорим об их особенностях.

▍Цикл for

Рассмотрим пример применения этого цикла.

const list = ['a', 'b', 'c']
for (let i = 0; i < list.length; i++) {
  console.log(list[i]) //значения, хранящиеся в элементах циклов
  console.log(i) //индексы
}

Как уже было сказано, прерывать выполнение такого цикла можно, используя команду break, а пропускать текущую итерацию и переходить сразу к следующей можно с помощью команды continue.

▍Цикл forEach

Этот цикл мы тоже обсуждали. Приведём пример перебора массива с его помощью.

const list = ['a', 'b', 'c']
list.forEach((item, index) => {
  console.log(item) //значение
  console.log(index) //индекс
})
//если индексы элементов нас не интересуют, можно обойтись и без них
list.forEach(item => console.log(item))

Напомним, что для прерывания такого цикла надо выбрасывать исключение, то есть, если при использовании цикла может понадобиться прервать его, лучше выбрать какой-нибудь другой цикл.

▍Цикл do...while

Это — так называемый «цикл с постусловием». Такой цикл будет выполнен как минимум один раз до проверки условия завершения цикла.

const list = ['a', 'b', 'c']
let i = 0
do {
  console.log(list[i]) //значение
  console.log(i) //индекс
  i = i + 1
} while (i < list.length)

Его можно прерывать с использованием команды break, можно переходить на его следующую итерацию командой continue.

▍Цикл while

Это — так называемый «цикл с предусловием». Если, на входе в цикл, условие продолжения цикла ложно, он не будет выполнен ни одного раза.

const list = ['a', 'b', 'c']
let i = 0
while (i < list.length) {
  console.log(list[i]) //значение
  console.log(i) //индекс
  i = i + 1
}

▍Цикл for...in

Этот цикл позволяет перебирать все перечислимые свойства объекта по их именам.

let object = {a: 1, b: 2, c: 'three'}
for (let property in object) {
  console.log(property) //имя свойства
  console.log(object[property]) //значение свойства
}

▍Цикл for...of

Цикл for...of совмещает в себе удобство цикла forEach и возможность прерывать его работу штатными средствами.

//перебор значений
for (const value of ['a', 'b', 'c']) {
  console.log(value) //значение
}
//перебор значений и получение индексов с помощью `entries()`
for (const [index, value] of ['a', 'b', 'c'].entries()) {
  console.log(index) //индекс
  console.log(value) //значение
}

Обратите внимание на то, что здесь, в заголовке цикла, используется ключевое слово const, а не, как можно было бы ожидать, let. Если внутри блока цикла переменные не нужно переназначать, то const нам вполне подходит.
Если сравнить циклы for...in и for...of, то окажется, что for...in перебирает имена свойств, а for...of — значения свойств.

Циклы и области видимости

С циклами и с областями видимости переменных связана одна особенность JavaScript, которая может доставить разработчику некоторые проблемы. Для того чтобы с этими проблемами разобраться, поговорим о циклах, об областях видимости, и о ключевых словах var и let.

Рассмотрим пример.

const operations = []
for (var i = 0; i < 5; i++) {
  operations.push(() => {
    console.log(i)
  })
}
for (const operation of operations) {
  operation()
}

В цикле производится 5 итераций, на каждой из которых в массив operations добавляется новая функция. Эта функция выводит в консоль значение счётчика цикла — i. После того, как функции добавлены в массив, мы этот массив перебираем и вызываем функции, являющиеся его элементами.

Выполняя подобный код можно ожидать результата, показанного ниже.

0
1
2
3
4

Но на самом деле он выводит следующее.

5
5
5
5
5

Почему это так? Всё дело в том, что в качестве счётчика цикла мы используем переменную, объявленную с использованием ключевого слова var.

Так как объявления подобных переменных поднимаются в верхнюю часть области видимости, вышеприведённый код аналогичен следующему.

var i;
const operations = []
for (i = 0; i < 5; i++) {
  operations.push(() => {
    console.log(i)
  })
}
for (const operation of operations) {
  operation()
}

В результате оказывается, что в цикле for...of, в котором мы перебираем массив, переменная i всё ещё видна, она равна 5, в результате, ссылаясь на i во всех функциях, мы выводим число 5.

Как изменить поведение программы таким образом, чтобы она делала бы то, что от неё ожидается?

Самое простое решение этой проблемы заключается в использовании ключевого слова let. Оно, как мы уже говорили, появилось в ES6, его использование позволяет избавиться от некоторых странностей, характерных для var.

В частности, в вышеприведённом примере достаточно изменить var на let и всё заработает так, как нужно.

const operations = []
for (let i = 0; i < 5; i++) {
  operations.push(() => {
    console.log(i)
  })
}
for (const operation of operations) {
  operation()
}

Теперь на каждой итерации цикла каждая функция, добавленная в массив operations, получает собственную копию i. Помните о том, что в данной ситуации нельзя использовать ключевое слово const, так как значение i в цикле меняется.

Ещё один способ решения этой проблемы, который часто применялся до появления стандарта ES6, когда ключевого слова let ещё не было, заключается в использовании IIFE.

При таком подходе значение i сохраняется в замыкании, а в массив попадает функция, возвращаемая IIFE и имеющая доступ к замыканию. Эту функцию можно выполнить тогда, когда в ней возникнет необходимость. Вот как это выглядит.

const operations = []
for (var i = 0; i < 5; i++) {
  operations.push(((j) => {
    return () => console.log(j)
  })(i))
}
for (const operation of operations) {
  operation()
}

Итоги

Сегодня мы поговорили о массивах и о циклах в JavaScript. Тема нашего следующего материала — обработка исключений, особенности использования точки с запятой и шаблонные литералы.

Уважаемые читатели! Какими методами для работы с массивами в JavaScript вы пользуетесь чаще всего?