Базовая математика в JavaScript — числа и операторы

Все любят математику

Хорошо, может быть, не все. Некоторые из нас любят математику, некоторые из нас ненавидели математику с тех пор, как мы изучали таблицу умножения в школе, а некоторые из нас находятся где-то между ними. Но никто из нас не может отрицать, что математика является фундаментальной частью жизни, и мы не можем обойтись без неё. Это особенно актуально, когда мы учимся программировать на JavaScript (или на любом другом языке, если на то пошло) — большая часть того, что мы делаем, опирается на обработку числовых данных, вычисление новых значений и т.д. Так что не удивительно, что JavaScript имеет полнофункциональный набор математических функций.

В этой статье обсуждаются только основные разделы, которые вам нужно знать сейчас.

Типы чисел

В программировании даже скромная система десятичных чисел, которую мы все так хорошо знаем, сложнее, чем вы думаете. Мы используем разные термины для описания различных типов десятичных чисел. Например:

• Целые — это целые числа, такие как: 10, 400, или -5.
• С плавающей точкой (или: с плавающей запятой) — имеют целую и дробную части, например: 12.5 или 56.7786543.
• Doubles — тип чисел с плавающей точкой, которые имеют большую точность, чем стандартные числа с плавающей точкой (что означает, что они точны для большего числа десятичных знаков).

У нас даже есть разные типы числовых систем:

• Бинарная — низкоуровневый язык компьютеров; нули и единицы (0 и 1);
• Восьмеричная — 8-ми разрядная, использует 0–7 в каждом столбце;
• Десятичная — 10-ти разрядная, использует 0-9 в каждом столбце;
• Шестнадцатеричная — 16-ти разрядная, используют 0–9 и потом a–f в каждом столбце. Вы, возможно, уже встречали эти числа, когда задавали цвет в CSS.

Прежде чем взорвётся ваш мозг, остановитесь прямо здесь и сейчас!

Во-первых, мы просто будем придерживаться десятичных чисел на протяжении всего курса; вы редко когда будете сталкиваться с необходимостью думать в других числовых системах, если вообще когда-либо с ней столкнётесь.

Во-вторых, в отличие от некоторых других языков программирования, JavaScript имеет только один тип данных для чисел, как вы догадались это Number. Это означает, независимо от типа чисел, с которыми вы работаете в JavaScript, обрабатывать вы их будете точно так же.

Для меня всё — числа

Давайте быстро поиграем с некоторыми числами, чтобы снова познакомиться с основным синтаксисом, который нам нужен. Введите команды, перечисленные ниже, в вашу консоль (developer tools JavaScript console), или используйте простую встроенную консоль.

1. Прежде всего, давайте объявим пару переменных и инициализируем их целым числом и числом с плавающей точкой, соответственно, затем введите имена переменных обратно, чтобы проверить, что все в порядке:

   js

   var myInt = 5;
   var myFloat = 6.667;
   myInt;
   myFloat;
   

2. Числовые значения набираются без кавычек. Попробуйте объявить и инициализировать ещё пару переменных, содержащих числа, прежде чем двигаться дальше.

3. Теперь давайте убедимся, что обе переменные содержат одинаковый тип данных. Для этого есть оператор typeof, который позволяет проверить какой тип данных содержит в себе переменная. Введите две приведённые ниже строки:

   js

   typeof myInt;
   typeof myFloat;
   

   В обоих случаях вы должны получить "number" — это все упрощает, чем если бы разные числа имели разные типы данных, и нам приходилось иметь дело с ними по-разному.

Арифметические операторы

Арифметические операторы — это основные операторы, которые мы используем для различных математических операций, например таких, как сложение или вычитание:

Нам, вероятно, не нужно учить вас базовым математическим операциям, но мы хотели бы проверить ваше понимание синтаксиса. Попробуйте ввести приведённые ниже примеры в свою консоль (developer tools JavaScript console), или используйте встроенную консоль, с которой вы уже знакомы, чтобы ознакомиться с синтаксисом.

1. Для начала попробуйте ввести простые примеры, такие как:

   js

   10 + 7;
   9 * 8;
   60 % 3;
   

2. Вы также можете попробовать объявить переменные и присвоить им различные числа. Попробуйте вместо чисел использовать ранее объявленные переменные — переменные будут вести себя точно так же, как значения, которые они хранят. Например:

   js

   var num1 = 10;
   var num2 = 50;
   9 * num1;
   num2 / num1;
   

3. И напоследок, попробуйте ввести более сложные выражения, например:

   js

   5 + 10 * 3;
   (num2 % 9) * num1;
   num2 + num1 / 8 + 2;
   

Некоторые примеры выше могут дать вам не тот результат, которого вы ожидали; приведённый ниже раздел может дать ответ на вопрос о том, почему.

Приоритет операторов

Давайте взглянем на последний пример сверху. Предположим, что num2 содержит значение 50 и num1 содержит значение 10 (как и было обозначено выше):

num2 + num1 / 8 + 2;

Будучи человеком, вы, вероятно, прочитаете это как "50 плюс 10 равно 60", затем "8 плюс 2 равно 10", и, наконец, "60 делить на 10 равно 6".

Но браузер видит это по-другому: "10 делить на 8 равно 1.25", затем "50 плюс 1.25 плюс 2 равно 53.25".

Это происходит из-за приоритета операторов - некоторые операторы будут применены перед другими в процесс вычисления суммы (в программировании её называют выражением). Приоритет операторов в JavaScript ничем не отличается от приоритета арифметических операций, который вы изучали в школе - умножение и деление всегда выполняются первыми, затем сложение и вычитание (сумма всегда вычисляется слева направо).

Если вы хотите переопределить порядок выполнения операторов, вы можете окружить парными скобками часть выражения, которая должна быть выполнена первой. Для получения результата 6 вам следует сделать следующее:

(num2 + num1) / (8 + 2);

Результат этого выражения равен 6.

Операторы инкремента и декремента

Иногда вам захочется повторно добавить или вычесть единцу к/из значению числовой переменной. Это можно сделать с помощью оператора инкремента (++) и декремента (--). Мы использовали ++ в нашей игре "Угадай число" в статье первое погружение в JavaScript, где мы добавляли 1 к переменной guessCount, в которой хранилось значение количества попыток пользователя после каждого хода.

guessCount++;

Давайте попробуем сыграть с этим в вашей консоли. Для начала заметим, что вы не можете использовать инкремент/декремент непосредственно к числу, что может показаться странным. Дело в том, что мы присваиваем к переменной новое обновлённое число, а не просто вычисляем значение. Следующий пример приведёт к ошибке:

3++;

Таким образом, вы можете применить инкремент только к существующим переменным:

var num1 = 4;
num1++;

Так, вторая странность! Если вы сделаете это, вы получите значение 4 - браузер возвращает текущее число, после чего применяет к нему оператор инкремента. Вы можете удостовериться в том, что инкремент был применён, узнав значение переменной ещё раз:

num1;

То же самое для --: попробуйте пример ниже

var num2 = 6;
num2--;
num2;

Операторы присваивания

Операторы присваивания - операторы, которые присваивают значение переменным. Мы уже много раз использовали самый простой из них, =, он просто приравнивает значение переменной слева к значению справа:

var x = 3; // x содержит значение 3
var y = 4; // y содержит значение 4
x = y; // x теперь содержит значение y (x == 4)

Однако есть ещё несколько сложных конструкций, которые позволяют делать ваш код более простым и аккуратным. Наиболее часто используемые перечислены ниже:

Попробуйте использовать такие конструкции, что понять, как они работают. Сможете ли вы определить значение до того, как напишите вторую строку?

Заметьте, что значение справа может быть как числом (константой), так и переменной, например:

var x = 3; // x содержит значение 3
var y = 4; // y содержит значение 4
x *= y; // x содержит значение 12

Активное обучение: меняем размеры коробки

В этом упражнении вы будете пользоваться числами и операторами для работы с размерами коробки. Коробка рисуется с помощью API браузера, которое называется Canvas API. Вам не следует беспокоиться о том, как это работает - просто сосредоточьтесь на математике. Ширина и высота коробки (в пикселях) определяются переменными x и y, которые изначально равны 50.

Открыть в новом окне

В коде сверху, который вы можете изменять, под комментарием есть две строчки, с помощью которых вы можете увеличивать/уменьшать размеры коробки. Мы хотим, чтобы вы выполнили несколько заданий:

• Поменяйте строчку с размером x так, чтобы коробка была шириной 50px, причём 50 должно быть вычислено с помощью чисел 43 и 7 и арифметического оператора.
• Поменяйте строчку с размером y так, чтобы коробка была высотой 75px, причём 75 должно быть вычислено с помощью чисел 25 и 3 и арифметического оператора.
• Поменяйте строчку с размером y так, чтобы коробка была высотой 250, при этом 250 вычислено с помощью двух чисел и оператором взятия остатка (модуль).
• Поменяйте строчку с размером y так, чтобы коробка была высотой 150px, причём 150 вычислено с помощью трёх чисел и операторов вычитания и деления.
• Поменяйте строчку с размером x так, чтобы коробка была шириной 200px, при этом 200 вычислено с помощью числа 4 и оператора присваивания.
• Поменяйте строчку с размером y так, чтобы коробка была высотой 200px, причём 200 вычислено с помощью чисел 50 и 3 и операторов умножения и присваивания сложения.

Не расстраивайтесь, если вы не поняли код сверху. Нажмите кнопку Reset для запуска программы снова. Если вы смогли ответить верно на все вопросы, попробуйте поэкспериментировать с кодом ещё (или, например, предложить друзьям несколько заданий).

Операторы сравнения

Иногда нам может понадобиться проверить какое-либо условие, а затем поступить в зависимости от результата - для этого мы используем операторы сравнения.

Если вы попробуете использовать эти операторы в консоли, вы увидите, что все они возвращают значения true/false — о типе данных boolean мы писали в прошлой статье. С их помощью мы можем принимать решения в нашей программе, например:

• Порождать текст на кнопке в зависимости от того, нажата она или нет.
• Высвечивать сообщение о поражении при проигрыше или поздравление при победе в игре.
• Показывать пользователю верное окно приветствия в зависимости от времени года.
• Увеличивать или уменьшать карту при выборе одной из двух опций.

Мы взглянем на то, как реализовать такую логику после знакомства с условными выражениями в следующей статье. Сейчас мы рассмотрим небольшой пример:

<button>Запустить машину</button>
<p>Машина остановлена</p>

var btn = document.querySelector("button");
var txt = document.querySelector("p");

btn.addEventListener("click", updateBtn);

function updateBtn() {
  if (btn.textContent === "Start machine") {
    btn.textContent = "Stop machine";
    txt.textContent = "The machine has started!";
  } else {
    btn.textContent = "Start machine";
    txt.textContent = "The machine id stopped.";
  }
}

Открыть в новом окне

Мы использовали оператор равенства внутри функции updateBtn(). В этом случае мы не проверяем пару математических выражений на равенство значений — мы просто смотрим, является ли текст на кнопке определённой строкой — что по сути является тем же самым. Если кнопка при нажатии содержит "Start machine", мы меняем содержимое метки на "Stop machine" и обновляем метку. Если же текст кнопки — "Stop machine", при нажатии мы возвращаем все обратно.

Итого

В этой статье мы привели основную информацию, необходимую для работы с числами в JavaScript. Вы постоянно будете использовать числа в процессе обучения языку, поэтому желательно разобраться в этом сейчас. Если вам действительно не нравится математика, пусть вас утешит, что эта статья была сравнительно короткой.

В следующей статье мы изучим текст и то, как мы работаем с ним в JavaScript.

• Назад
• Обзор: Первые шаги в JavaScript
• Далее