Агрегация — JS: Массивы

Распространенный вариант использования циклов с массивами — агрегация. Агрегацией называются любые вычисления, которые строятся на основе всего набора данных: например, поиск максимального значения, среднего, суммы и так далее. Процесс агрегации не требует от программиста знания нового синтаксиса, но влияет на алгоритм решения задач. Поэтому имеет смысл рассмотреть его отдельно. Начнем с поиска максимального значения:

const calculateMax = (coll) => {
  // Если коллекция пустая, то у нее не может быть максимального значения
  // В подобных ситуациях принято возвращать null
  // Это классический пример использования идиомы guard expression
  if (coll.length === 0) {
    return null
  }

  // Сравнение элементов нужно начать с какого-то первого элемента
  let max = coll[0] // Принимаем за максимальное значение первый элемент
  // Обход начинаем со второго элемента
  for (let i = 1; i < coll.length; i += 1) {
    const currentElement = coll[i]
    // Если текущий элемент больше максимального,
    // то он становится максимальным
    if (currentElement > max) {
      max = currentElement
    }
  }

  // Не забываем вернуть максимальное число
  return max
}

console.log(calculateMax([])) // => null
console.log(calculateMax([3, 2, -10, 38, 0])) // => 38

В этом примере агрегации мы видим вычисление, которое включает в себя сравнение всех элементов для поиска одного, которое станет результатом этой операции.

Обратите внимание, что начальным значением max взят первый элемент, а не 0 или любое другое число. Ведь может оказаться так, что все числа в массиве меньше 0, и тогда мы получим неверный ответ.

Нейтральный элемент

Теперь рассмотрим поиск суммы:

const calculateSum = (coll) => {
  // Начальное значение суммы
  // Используем переменную, так как в процессе работы сумма будет меняться
  let sum = 0
  for (let i = 0; i < coll.length; i += 1) {
    // Поочередно складываем все элементы
    sum += coll[i]
  }

  return sum
}

// Сумма элементов всегда возвращает какое-то число
// Если массив пустой, то сумма его элементов равна нулю
console.log(calculateSum([])) // => 0

console.log(calculateSum([3, 2, -10, 38, 0])) // => 33
// Процесс вычислений
let sum = 0
sum = sum + 3 // 3
sum = sum + 2 // 5
sum = sum + -10 // -5
sum = sum + 38 // 33
sum = sum + 0 // 33

Алгоритм поиска суммы значительно проще, но обладает парой важных нюансов.

Чему равна сумма элементов пустого массива? С точки зрения математики такая сумма равна 0, что совпадает со здравым смыслом. Если у нас нет яблок, значит у нас есть 0 яблок. Другими словами, количество яблок равно нулю. Функции в программировании работают по такой же логике.

Второй момент связан с начальным элементом суммы. У переменной sum есть начальное значение равное 0. Зачем вообще задавать значение? Любая повторяющаяся операция начинается с какого-то значения. Нельзя просто так объявить переменную и начать с ней работать внутри цикла. Это приведет к неверному результату:

  // Начальное значение не задано
  // Поэтому JavaScript автоматически считает, что начальное значение равно undefined
  let sum

  // Первая итерация цикла
  sum = sum + 2 // ?

В результате такого вызова внутри sum окажется NaN, то есть не-число. Оно возникает из-за попытки сложить 2 и undefined. Значит какое-то значение все же нужно. В коде выше выбран 0, потому что все остальные варианты приведут к неверному результату. Если начальное значение будет равно 1, то результат получится на единицу больше, чем нужно.

В математике существует понятие нейтральный элемент бинарной операции — это элемент, который ничего не меняет в результате его использования. Другими словами, сложение любого числа с нулем всегда дает это же число. Тогда любую сумму, например 3 + 2 + 8, можно вычислить как 0 + 3 + 2 + 8, чем мы и пользуемся в нашем коде.

Нейтральный элемент – это важная часть любой агрегирующей операции. Именно с него начинается сам процесс агрегации. В случае сложения – это 0, в случае умножения – 1. Даже у конкатенации есть нейтральный элемент – это пустая строка: '' + 'one' будет 'one'.

Агрегация далеко не всегда означает, что коллекция элементов сводится к некоторому простому значению. Результатом агрегации может быть даже сложная структура — например, массив. Подобные примеры часто встречаются в реальной жизни. Самый простой пример – это список уникальных слов в тексте.