JavaScript学习笔记之函数记忆

JavaScript学习笔记之函数记忆攻略

什么是函数记忆

函数记忆是一种提高程序效率的技巧，它利用了JavaScript中对象的属性访问速度比函数调用速度快的特点。通常使用函数记忆的场景是在函数的计算结果可以被缓存的情况下，避免重复计算，从而提高程序的性能。

如何实现函数记忆

函数记忆主要是通过缓存函数的计算结果来实现的。缓存可以使用对象来实现，对象的属性名可以用作缓存键，对应的属性值则存储函数的计算结果。

function memoize(fn) {
  const cache = {};  // 缓存对象
  return function(...args) {
    const key = JSON.stringify(args);  // 生成缓存键
    if (cache[key]) {  // 如果已经缓存过则直接返回缓存结果
      return cache[key];
    } else {  // 否则调用原函数计算，并缓存结果
      const result = fn.apply(this, args);
      cache[key] = result;
      return result;
    }
  };
}

以上是一个通用的函数记忆实现方式。这个函数接受一个函数作为参数，返回一个新的函数，新函数具有记忆功能。每次调用新函数时，都会尝试从缓存中查找参数对应的计算结果，如果缓存中已经存在对应的结果，则直接返回缓存的结果；否则调用原函数计算结果，并将结果缓存起来。

示例说明

示例一：斐波那契数列

斐波那契数列是一个非常经典的数列，它的前两项为1，从第三项开始，每一项都等于前两项之和。例如前五项为1、1、2、3、5。

斐波那契数列可以用递归方式来实现，但是递归的计算效率很低，特别是当需要计算很多项时，会非常耗时。我们可以使用函数记忆来提高计算效率。

function fibonacci(n) {
  if (n <= 2) return 1;
  return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

const fibonacciMemoize = memoize(fibonacci);

console.log(fibonacciMemoize(40));  // 102334155

在这个例子中，我们定义了一个斐波那契数列函数fibonacci，它接受一个参数n，返回第n项数列的值。然后我们使用函数记忆包装了这个函数，并将新函数赋值给变量fibonacciMemoize。最后调用fibonacciMemoize计算数列的第40项。由于计算过程中需要反复调用递归函数，并且计算结果可以被缓存，因此使用函数记忆可以大大提高计算效率。

示例二：数学表达式求值

数学表达式求值是一个比较简单的应用场景，可以用一个简单的例子来说明函数记忆的应用。

function evaluate(expr) {
  console.log(`evaluate(${expr})`);
  if (Number.isFinite(expr)) {
    return expr;
  }
  const parts = expr.match(/(\d+|\+|\-|\*|\/)/g);
  const left = evaluate(parts[0]);
  const op = parts[1];
  const right = evaluate(parts[2]);
  switch (op) {
    case '+': return left + right;
    case '-': return left - right;
    case '*': return left * right;
    case '/': return left / right;
  }
}

const evaluateMemoize = memoize(evaluate);

console.log(evaluateMemoize('1+2+3*4+5*6*7'));  // 208

在这个例子中，我们定义了一个数学表达式求值函数evaluate，它接受一个字符串参数，返回表达式的计算结果。表达式支持加减乘除四种运算符和括号。然后我们使用函数记忆包装了这个函数，并将新函数赋值给变量evaluateMemoize。最后调用evaluateMemoize计算表达式"1+2+3*4+5*6*7"的结果。函数记忆避免了重复计算的问题，提高了计算效率。