Tìm hiểu ngôn ngữ bằng các ví dụ thực hành
Các hàm, các dãy số và các phép bao hàm
Bài toán đầu tiên của Dự án Euler mà bạn sẽ giải quyết là Bài toán 6 (xem phần Tài nguyên),
trong đó yêu cầu bạn tính toán tổng các bình phương của các số tự nhiên đầu tiên, bình phương
của tổng các số đó và sau đó đưa ra hiệu của chúng. Với bài toán này, bạn sẽ sử dụng Vòng lặp-
Đọc-Tính toán-In ra (REPL - Read-Evaluate-Print-Loop) của CoffeeScript. Liệt kê 1 hiển thị mã
và kết quả đầu ra tương ứng từ phiên làm việc của REPL.
Liệt kê 1. Bài toán 6 từ REPL
coffee> square = (x) -> x*x
[Function]
coffee> sum = (nums) -> nums.reduce (a,b) -> a+b
[Function]
coffee> diff = (nums) -> (square sum nums) - (sum nums.map square)
[Function]
coffee> diff [1..100]
25164150
Giải thích chi tiết:
1. Trong REPL, ta định nghĩa một hàm. (Như đã đề cập trong Phần 1, CoffeeScript đề cao
bản chất lập trình hàm của JavaScript, loại bỏ nhiều cú pháp giống C của JavaScript đã
làm cho cú pháp CoffeeScript trở nên dễ nhìn và dễ lập trơ hơn).
Ví dụ trong Liệt kê 1 định nghĩa một hàm tên là square (bình phương) và nói rằng nó
nhận một tham số duy nhất và trả về tích của phép nhân tham số đó với chính nó (bình
phương nó lên). Rồi REPL cho bạn biết rằng bạn đã định nghĩa một hàm.
2. Định nghĩa một hàm khác tên là sum (tổng số) nhận một tham số duy nhất: một mảng.
Sau đó hàm Sum gọi phương thức reduce (thu gọn) trên mảng đó.
Phương thức reduce là hàm có sẵn của JavaScript (được thêm vào trong JavaScript 1.8).
Phương thức reduce tương tự như hàm reduce trong Python hoặc hàm fold (gấp) trong
Haskell hoặc Scala. Nó lấy một hàm và di chuyển từ trái sang phải trên mảng đó, áp dụng
hàm cho giá trị được trả về trong lần tính trước đó và giá trị tiếp theo trong mảng. Cú
pháp hàm cô đọng của CoffeeScript làm cho phương thức reduce dễ sử dụng. Trong
trường hợp này, hàm được chuyển sang hàm reduce được quy định là (a,b) -> a + b.
Đây là một hàm nhận hai giá trị và cộng chúng với nhau, do đó làm cho tất cả các phần tử
của mảng được cộng với nhau.
3. Tạo một hàm tên là diff (hiệu), nó lấy một mảng các số, tính toán hai biểu thức con, rồi
trừ chúng cho nhau. Biểu thức con đầu tiên chuyển mảng tới hàm sum, rồi lấy kết quả và
chuyển nó tới hàm square.
CoffeeScript cho phép bạn bỏ qua các dấu ngoặc đơn trong nhiều trường hợp vì thế
không có sai sót nào. Ví dụ, square sum nums tương đương với square(sum(nums)).
Biểu thức con thứ hai gọi phương thức map (ánh xạ) của mảng, đó là một phương thức
JavaScript 1.8 khác nhận một hàm khác làm đầu vào của nó. Sau đó nó áp dụng hàm đó
cho từng thành viên của mảng, tạo ra một mảng mới từ các kết quả. Ví dụ trong Liệt kê 1
sử dụng hàm bình phương làm tham số đầu vào cho hàm map, cung cấp cho bạn một
mảng có các phần tử của mảng là các số bình phương của mảng đầu vào. Sau đó, bạn chỉ
cần chuyển mảng này tới hàm sum để nhận được tổng của các số bình phương.
4. Chuyển mảng các số thích hợp vào hàm diff để giải Bài toán 6, khi sử dụng một dãy số
[1..100].
Dãy số này tương đương với một mảng của tất cả các số từ 1 đến 100, bao gồm cả số
100. Nếu bạn đã muốn dải số này không bao gồm cả số 100 bạn phải viết [1...100], tức
là dùng ba dấu chấm thay vì chỉ có hai. Việc chuyển mảng này vào hàm diff cung cấp
cho bạn lời giải cho Bài toán 6.
Hãy quay trở lại một chút và xem xét Bài toán 1 của Dự án Euler (xem phần Tài nguyên), trong
đó yêu cầu bạn tính tổng tất cả các số nguyên nhỏ hơn 1000 có thể chia hết cho 3 hoặc 5. Bạn có
thể nghĩ rằng đây sẽ là bài toán đơn giản nhất trong số các bài toán của Dự án Euler. Bạn có thể
dễ dàng giải nó chỉ bằng cách sử dụng các hàm và các dãy số, như trong Bài toán 6. Tuy nhiên,
với tính năng phép bao hàm của CoffeeScript, bạn có thể đưa ra lời giải ngắn gọn trong Liệt kê 2.
Liệt kê 2. Giải Bài toán 1 bằng cách sử dụng các phép bao hàm (comprehensions)
coffee> (n for n in [1..999] when n % 3
== 0 or n % 5 == 0).reduce (x,y) -> x+y
233168
Thật dễ chịu khi có thể giải một bài toán chỉ bằng một dòng mã duy nhất và cú pháp cô đọng của
CoffeeScript cho phép nó trở thành ngôn ngữ một dòng lệnh. Lời giải trong Liệt kê 2 sẽ tạo một
danh sách tất cả các số nguyên là bội số của 3 hoặc 5 bằng cách sử dụng một phép bao hàm.
Danh sách được tạo ra bằng cách bắt đầu với dãy số [1..999] nhưng chỉ sử dụng các giá trị chia
hết cho 3 hoặc 5. Sau đó sử dụng một hàm reduce khác để tính tổng các giá trị đó. REPL tính
toán một dòng mã này và in ra lời giải cho bài toán đó.
Phần tiếp theo, chúng ta sẽ giải các bài toán phức tạp hơn một chút và tiếp tục khám phá
CoffeeScript.
Về đầu trang
Các câu lệnh khối, các mảng và các tệp
Bài toán 4 của Dự án Euler (xem phần Tài nguyên) yêu cầu bạn tìm ra số lớn nhất có các chữ số
có thể đọc xuôi hay đọc ngược đều được (số palindrome), số này phải là tích của hai số có ba
chữ số. Có rất nhiều cách để giải quyết vấn đề này; Liệt kê 3 hiển thị một cách giải.
Liệt kê 3. Thử nghiệm với các palindrome
isPal = (n) ->
digits = []
while n > 0
digits.push(n % 10)
n = Math.floor(n / 10)
len = digits.length
comps = [0..len/2].map (i) -> digits[i] == digits[len-i-1]
comps.reduce (a,b)-> a && b
vals = []
vals.push(x*y) for x in [100..999] for y in [100..999]
pals = vals.filter (n) -> isPal(n)
biggest = pals.reduce (a,b) -> Math.max(a,b)
console.log biggest
1. Định nghĩa một hàm tên là isPal, mà nó sẽ kiểm tra xem một số có là một palindrome
hay không. Hàm này phức tạp hơn một chút so với những hàm trước đây. Nó có bảy dòng
mã trong phần thân của mình.
Bạn có thể nhận thấy rằng CoffeeScript không sử dụng dấu ngoặc nhọn ({ }) hoặc bất kỳ
cơ chế tường minh nào khác để biểu thị điểm bắt đầu và kết thúc của hàm. Nó sử dụng
khoảng trống (thụt đầu dòng), giống như Python và bắt đầu với cùng một ký pháp để biểu
thị một hàm: danh sách tham số, tiếp sau bằng mũi tên lớn hơn (->). Sau đó, bạn tạo ra
một mảng rỗng cho các chữ số của các số và bắt đầu một vòng lặp while. Vòng lặp này
tương tự như vòng lặp while của JavaScript (hoặc C, Java và v.v). Điều kiện n > 0
không đòi hỏi các dấu ngoặc đơn xung quanh nó. Phần thân của vòng lặp được thụt vào
sâu hơn nữa để cho biết nó là một phần của vòng lặp. Bên trong vòng lặp, bạn cắt rời chữ
số cuối của số đó, đẩy nó lên phía trước của mảng, rồi chia số đó cho 10, loại bỏ phần dư
của phép chia. Việc này dẫn đến một mảng các chữ số của số ban đầu. Bạn cũng có thể
thay thế vòng lặp đơn giản bằng digits = new String n, biến đổi n thành một chuỗi.
Phần còn lại của mã này hoạt động như nó vốn có.
2. Sau khi bạn có mảng các chữ số, hãy tạo ra một mảng bằng một nửa chiều dài của mảng
này. Sử dụng hàm map để lần lượt chuyển từng phần tử của mảng này thành một giá trị
Boolean tương ứng để xem các chữ số cách điểm bắt đầu và kết thúc của mảng có bằng
nhau không.
Nếu tất cả các giá trị Boolean đều là đúng, thì bạn có một palindrome. Để kiểm tra điều
này, chỉ cần sử dụng một hàm reduce khác, lần này hàm thực hiện phép toán logic AND
các giá trị Boolean với nhau.
3. Bây giờ bạn đã định nghĩa hàm isPal, hãy sử dụng nó để kiểm tra các palindrome. Hãy
kiểm tra tất cả các số là tích của hai số có ba chữ số.
a. Tạo hai phép bao hàm, mỗi phép bao hàm trải rộng từ số có ba chữ số nhỏ nhất
(100) đến số có ba chữ số lớn nhất (999).
b. Đối với mỗi phép bao hàm, lấy tích số và đặt nó vào trong một mảng.
c. Sử dụng một hàm reduce khác để tìm phần tử lớn nhất trong mảng. Cuối cùng,
phần tử này được in ra bằng cách sử dụng console.log.
d. Lưu phần tử này vào một tệp.
Liệt kê 4 Liệt kê 4 cho thấy cách thực hiện và tính thời gian giải.
Liệt kê 4. Thực hiện lời giải cho Bài toán 4
$ time coffee p4.coffee
906609
real 0m2.132s
user 0m2.106s
sys 0m0.022s
Kịch bản lệnh trong Liệt kê 4 phải mất hơn hai giây để thực hiện trên một máy tính chạy nhanh,
phần lớn là do phép bao hàm ghép để tạo ra 899*899 = 808.201 giá trị để kiểm tra (nhiều giá trị
trong đó bị lặp lại). Bạn hãy thử tối ưu hóa mã trong Liệt kê 3. (Gợi ý: Chuyển đổi số thành một
chuỗi ký tự thực sự nhanh hơn nhiều).
Bài toán 22 của Dự án Euler (xem phần Tài nguyên) yêu cầu bạn phải thực hiện một phép tính
phức tạp trên một danh sách các chuỗi ký tự. Bạn sẽ đọc danh sách từ một tệp, phân tích cú pháp
các nội dung trong một danh sách, sắp xếp nó và chuyển đổi mỗi chuỗi ký tự thành một số, rồi
tính tổng các tích của mỗi số nhân với vị trí của nó trong danh sách. Bài toán 22 cho phép bạn
xem các tệp làm việc ra sao trong CoffeeScript. Ngoài ra còn có một số thao tác chuỗi và nhiều
thủ thuật mảng hơn nữa. Liệt kê 5 hiển thị lời giải.
Liệt kê 5. Làm việc với các tệp trong CoffeeScript
path = "/path/on/your/computer/names.txt"
fs = require "fs"
contents = fs.readFileSync path, "utf8"
strs = contents.split(",")
names = strs.map (str) -> str[1 .. str.length - 2]
names = names.sort()
vals = names.map (name) -> name.split("")
vals = vals.map (list) ->
list.map (ch) -> 1 + ch.charCodeAt(0) - 'A'.charCodeAt(0)
vals = vals.map (list) ->
list.reduce (a,b) -> a+b
vals = ((i+1)*vals[i] for i in [0...vals.length])
total = vals.reduce (a,b) -> a+b
console.log total
1. Lưu tệp này. Có một liên kết trong phần mô tả bài toán hoặc bạn có thể sử dụng mã
nguồn kèm theo bài viết này. Hãy thay đổi giá trị của biến đường dẫn thành đường dẫn
tới tệp trên máy tính của bạn.
CoffeeScript không kèm theo bất kỳ thư viện đặc biệt nào để làm việc với các tệp. Thay
vào đó, nó dùng node.js và mô đun fs của mình. Nạp mô đun fs bằng cách sử dụng hàm
require.
2. Đọc các nội dung của tệp này bằng cách sử dụng fs.readFileSync. Tệp này trông giống
như "MARY", "PATRICIA" và v.v. Nó khởi đầu một chuỗi duy nhất, vì thế hãy sử dụng
phương thức split để phân chia nó thành từng phần theo các dấu phẩy.
Mỗi chuỗi ký tự vẫn còn có dấu nháy kép (") ở đầu và cuối của chuỗi. Để loại bỏ chúng,
hãy sử dụng hàm map và thay thế mỗi chuỗi bằng một chuỗi nhỏ hơn. Nếu str là một
chuỗi, thì str[1 .. str.length -2] là một chuỗi con bắt đầu bằng ký tự thứ hai và kết
thúc bằng ký tự tiếp theo đến ký tự cuối cùng. Mã này sẽ loại bỏ chính xác các ký tự đầu
và cuối—chính là các dấu nháy kép khó chịu đó. Việc cắt các chuỗi ra thành các chuỗi
nhỏ hơn có thể rất thuận tiện.
3. Sau khi bạn có một danh sách các chuỗi không có dấu nháy kép, bạn đã sẵn sàng sắp xếp.
Hãy sử dụng phương thức sort (sắp xếp) của mảng. Bạn cần chuyển đổi các chuỗi ký tự
thành một số ở đây mỗi ký tự sẽ phù hợp với vị trí của nó trong bảng chữ cái (A -> 1, B -
> 2, C -> 3 và v.v).
a. Chuyển từng chuỗi thành một mảng các ký tự bằng cách sử dụng lại phương thức
split.
b. Ánh xạ mỗi ký tự tới một giá trị số bằng cách sử dụng phương thức charCodeAt.
c. Tính tổng các giá trị số này bằng cách sử dụng một phép toán reduce.
Danh sách các chuỗi ký tự được chuyển đổi thành một danh sách các số.
4. Nhân mỗi số với vị trí của nó trong danh sách và cộng chúng lại với nhau bằng cách sử
dụng phép bao hàm khác. Tạo một mảng mới trong đó mỗi phần tử được tạo ra bằng cách
nhân một phần tử của mảng trước đó với vị trí của nó. Tính tổng các phần tử của mảng
này bằng cách sử dụng thêm một phép toán reduce nữa và in ra tổng số.
Một lần nữa, bạn có thể lưu công việc này vào một tệp rồi thực hiện và tính thời gian chạy nó,
như thể hiện trong Liệt kê 6: