JavaScript 中的基础数学——数字与运算符

JavaScript 中的基础数学——数字与运算符

人人都爱数学

好吧,可能不是。有些人喜欢数学,有些人可能从在学校必须学习乘法表和长除法时就讨厌数学,还有人介于两者之间。但我们都不能否认,数学是生活的基本组成部分,我们离不了它。这一点在学习 JavaScript 编程(或其他任何编程语言)时尤为明显——我们所做的许多事情都依赖于处理数值数据、计算新值等操作,因此你不会感到惊讶地发现,JavaScript 提供了一套功能齐全的数学函数。

本文仅讨论你现在需要了解的基本部分。

数字类型

在编程中,即使是人人熟知的最普遍的十进制数,也比你想象的要复杂的多。我们使用不同的术语来描述不同类型的十进制数,例如:

整数是没有小数部分的数。它们可以是正数或负数,例如 10、400 或 -5。

浮点数有小数点和小数位,例如 12.5 和 56.7786543。

我们甚至有不同类型的数字系统!十进制是基数 10(意味着它在每位使用 0-9),但是我们也有这样的东西:

二进制——计算机的最基础语言——0 和 1。

八进制——基数 8,每位使用 0-7。

十六进制——基数 16,每位使用 0-9 与 a-f。在 CSS 中设置颜色时,可能会遇到这些数字。

在你开始担心你的大脑混乱之前,先停下来吧!首先,在本课程中,我们将仅使用十进制数;你很少会遇到需要开始考虑其他类型的情况,如果有的话。

第二个好消息是,与其他一些编程语言不同,JavaScript 只有一个数据类型用来表示数字(无论是整数还是小数)——你猜对了,这就是 Number。这意味着,你在 JavaScript 中处理的任何类型的数字,都以完全相同的方式处理它们。

这是我们的全部数字

让我们快速通过一些数字练习来重新熟悉我们需要的基本语法。将以下命令输入到开发者工具 JavaScript 控制台中。

首先,我们先声明一对变量,并分别用一个整数和一个浮点数来初始化它们,然后再输入变量名来检查是否正确:

jsconst myInt = 5;

const myFloat = 6.667;

myInt;

myFloat;

数值键入不带引号——在继续之前尝试声明和初始化更多包含数字的变量。

现在我们来看看我们的原始变量是否是相同的数据类型。在 JavaScript 中有一个称为 typeof 的运算符。输入如下所示的两行:

jstypeof myInt;

typeof myFloat;

在这两种情况下,都应该返回 "number"——这使得事情变得更简单,因为若是不同的数字具有不同的数据类型,那么我们还须以不同的方式处理它们。呼——

实用的 Number 方法

Number 对象是一个实例,它表示你在 JavaScript 中使用的所有标准数字。该对象提供了一系列有用的方法,供你对数字进行操作。本文并未详细介绍这些方法,因为我们希望将其作为入门指南,仅涵盖当前所需的真正基础内容;然而,一旦你反复阅读本模块后,建议查阅对象参考页面以进一步了解可用功能。

例如,要将数字四舍五入到指定的小数位数,可以使用 toFixed() 方法。在浏览器的控制台中输入以下代码:

jsconst lotsOfDecimal = 1.7665849587;

lotsOfDecimal;

const twoDecimalPlaces = lotsOfDecimal.toFixed(2);

twoDecimalPlaces;

转换至 number 数据类型

有时,你可能会遇到一个以字符串类型存储的数字,这会使得对其进行计算变得困难。这种情况最常发生在数据被输入到表单的输入框中,且输入类型为文本时。解决此问题的方法是将字符串值传递给 Number() 构造函数,以返回该值的数字版本。

例如,尝试在控制台下输入这几行:

jslet myNumber = "74";

myNumber += 3;

你会得到的结果为 743,而不是 77,因为 myNumber 实际上是一个字符串。你可以通过以下代码来测试这个行为:

jstypeof myNumber;

为了修正计算,可以这么做:

jslet myNumber = "74";

myNumber = Number(myNumber) + 3;

结果为 77,与最初预期一致。

算术运算符

算术运算符用于在 JavaScript 中进行数学计算:

运算符

名称

作用

示例

+

加法

两个数相加。

6 + 9

-

减法

从左边的数减去右边的数。

20 - 15

*

乘法

两个数相乘。

3 * 7

/

除法

将左侧的数除以右侧的数。

10 / 5

%

求余(有时候也叫取模)

在你将左边的数分成同右边数字相同的若干整数部分后,返回剩下的余数

8 % 3(返回 2,因为 3 可以被 8 整除两次,还剩余 2。)

**

取底数(base)的指数次(exponent)方,即指数所指定的底数相乘指数所指定的次数。

5 ** 2(返回 3125,相当于

5 * 5 。)

备注:在算术运算中,有时会看到涉及的数字被称为操作数。

备注:有时你可能会看到使用较旧的 Math.pow() 方法表达的指数,该方法的工作方式非常相似。例如,在 Math.pow(7, 3) 中,7 是基数,3 是指数,因此表达式的结果是 343。Math.pow(7, 3) 相当于 7 ** 3。

我们可能不需要教你如何进行基础数学运算,但我们想测试你对所涉及的语法的理解。尝试将下面的示例输入到开发者工具 JavaScript 控制台中。

首先尝试输入一些简单的例子,例如

js10 + 7;

9 * 8;

60 % 3;

你还可以尝试声明变量并用数字初始化变量,然后尝试使用这些变量来求和——求和中变量的行为与直接用其持有的数来求和完全一样。例如:

jslet num1 = 10;

let num2 = 50;

9 * num1;

num1 ** 3;

num2 / num1;

在本节的最后,尝试输入一些更复杂的表达式,如:

js5 + 10 * 3;

(num2 % 9) * num1;

num2 + num1 / 8 + 2;

这最后的一组计算中可能没有给出你期望的结果;下面的部分也许能告诉你为什么。

运算符优先级

我们来看看上面的最后一个例子,假设 num2 的值为 50,num1 的值为 10(如上所述):

jsnum2 + num1 / 8 + 2;

一般人,你会将它看作“50 加 10 等于 60”,然后“8 加 2 等于 10”,最后“60 除以 10 等于 6”。

但浏览器会看作“10 除以 8 等于 1.25”,然后“50 加 1.25 加 2 等于 53.25”。

这是因为运算符优先级——一些运算符将在计算算式(在编程中称为表达式)的结果时先于其他运算符被执行。JavaScript 中的运算符优先级与学校的数学课程相同——乘法和除法总是先完成,然后是加法和减法(总是从左到右进行计算)。

如果想要改变计算优先级,可以把想要优先计算的部分用括号围住。所以要得到结果为 6,我们可以这样做:

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

尝试将上一行输入到控制台中进行测试。

备注:可以在表达式和运算符中找到所有 JavaScript 运算符的完整列表及其优先级。

自增和自减运算符

有时候,你需要反复把一个变量加 1 或减 1。这可以方便地使用自增(++)和自减(--)运算符来完成。我们在 JavaScript 初体验文章的“猜数字”游戏中,当我们添加 1 到我们的 guessCount 变量来跟踪用户在每次转动之后剩下的猜测时,我们使用了 ++ 运算符。

jsguessCount++;

让我们在控制台中尝试使用这些操作。首先需要注意的是,你无法直接将这些操作应用于一个数字,这可能看起来有些奇怪,但我们实际上是在为变量赋予一个新的更新值,而非直接对值本身进行操作。以下代码将返回错误:

js3++;

所以,你只能增加一个现有的变量。尝试这个:

jslet num1 = 4;

num1++;

好的,第二个奇怪的东西!执行此操作时,你会看到返回值为 4,这是因为浏览器先返回当前值,然后增加变量。如果你再次返回变量值,则可以看到它已经递增:

jsnum1;

自减运算符 -- 同样如此,尝试以下操作:

jslet num2 = 6;

num2--;

num2;

备注:你可以使浏览器以其他方式进行操作——先递增/递减变量,然后返回值——将操作符放在变量的开头,而不是结束。再次尝试上面的例子,但这次使用 ++num1 和 --num2。

赋值运算符

赋值运算符是向变量分配值的运算符。我们已经使用了最基本的一个很多次了:=,它只是将右边的值赋给左边的变量,即:

jslet x = 3; // x 的值是 3

let y = 4; // y 的值是 4

x = y; // x 和 y 有相同的值,4

但是还有一些更复杂的类型,它们提供了有用的快捷方式,可以使你的代码更加整洁和高效。最常见的类型如下:

运算符

名称

作用

示例

等价形式

+=

加法赋值

右边的值加上左边的变量值,然后返回新的变量值

x += 4;

x = x + 4;

-=

减法赋值

从左侧的变量值中减去右侧的值,然后返回新的变量值

x -= 3;

x = x - 3;

*=

乘法赋值

左侧的变量值乘上右侧的值,然后返回新的变量值

x *= 3;

x = x * 3;

/=

除法赋值

左边的变量值除以右边的数值,然后返回新的变量值

x /= 5;

x = x / 5;

尝试在你的控制台中输入上面的一些示例,以了解它们的工作原理。在每种情况下,你是否可以猜出在输入第二行之前的值。

请注意,你可以在每个表达式的右侧使用其他变量,例如:

jslet x = 3; // x 包含值 3

let y = 4; // y 包含值 4

x *= y; // x 现在包含值 12

备注:虽然有很多可用的赋值运算符,但是这些是你现在应该学习的基本的一类。

调整画布盒子的大小

在这个练习中,我们将让你填写一些数字和操作符来操纵一个盒子的大小。该盒子使用称为 Canvas API 的浏览器 API 绘制。没有必要担心这是如何工作的——现在只关注其数学部分。盒子的宽度和高度(以像素为单位)由变量 x 和 y 定义,变量 x 和 y 最初都被赋值为 50。

jsconst canvas = document.getElementById("canvas");

const para = document.querySelector("p");

const ctx = canvas.getContext("2d");

// 仅编辑以下两行

let x = 50;

let y = 50;

ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);

ctx.fillStyle = "green";

ctx.fillRect(10, 10, x, y);

para.textContent = `长方形的宽为 ${x}px,长为 ${y}px。`;

在 MDN 代码演练场中打开上述示例,点击“Play”按钮,然后按照以下步骤操作,使用特定的运算符和/或值,使盒子在不同情况下实现扩展或缩小至特定尺寸:

修改计算 x 的代码行,确保框体宽度仍为 50px,但 50 需通过数字 43 和 7 以及算术运算符进行计算。

修改计算 y 的代码行,使框的高度为 75px,但 75 是通过数字 25 和 3 以及算术运算符计算得出的。

修改计算 x 的代码行,使框的宽度为 100px,但 100 是通过三个数字以及减法和除法运算符计算得出的。

修改计算 y 的代码行,使框的高度为 200px,但 200 是通过数字 2 和 x 以及乘法运算符计算得出的。

如果你不小心弄乱了代码,不用担心。你可以随时按“重置”按钮,重新开始练习。

比较运算符

有时,我们将要运行真/假测试,然后根据该测试的结果进行相应的操作——为此,我们使用比较运算符。

运算符

名称

作用

示例

===

严格等于

测试左右值是否相同。

5 === 2 + 4

!==

严格不等于

测试左右值是否不相同。

5 !== 2 + 3

<

小于

测试左值是否小于右值。

10 < 6

>

大于

测试左值是否大于右值。

10 > 20

<=

小于或等于

测试左值是否小于或等于右值。

3 <= 2

>=

大于或等于

测试左值是否大于或等于右值。

5 >= 4

备注:你可能会看到有些人在他们的代码中使用 == 和 != 来判断相等和不相等,这些都是 JavaScript 中的有效运算符,但它们与 ===/!== 不同,前者测试值是否相同,但是数据类型可能不同,而后者严格测试值和数据类型是否相同。严格的测试往往导致更少的错误,所以我们建议你使用这些严格的版本。

如果你尝试在控制台中输入这些值,你将看到它们都返回 true/false 值——我们在上一篇文章中提到的那些布尔值。这些是非常有用的,因为它们允许我们在我们的代码中做出决定——每次我们想要选择某种类型时,都会使用这些代码,例如:

根据功能是打开还是关闭,在按钮上显示正确的文本标签。

如果游戏结束,则显示游戏消息,或者如果游戏已经获胜,则显示胜利消息。

显示正确的季节性问候,取决于假期季节。

根据选择的缩放级别缩小或放大地图。

当我们在以后的文章中查看条件语句时,我们将介绍如何编写这样的逻辑。现在,我们来看一个简单的例子:

html

机器已停止运行。

jsconst btn = document.querySelector("button");

const txt = document.querySelector("p");

btn.addEventListener("click", updateBtn);

function updateBtn() {

if (btn.textContent === "启动机器") {

btn.textContent = "停止机器";

txt.textContent = "机器已启动!";

} else {

btn.textContent = "启动机器";

txt.textContent = "机器已停止运行。";

}

}

你可以在 updateBtn() 函数内看到正在使用的相等运算符。在这种情况下,我们不会测试两个数学表达式是否具有相同的值——我们正在测试一个按钮的文本内容是否包含某个字符串——但它仍然是相同的工作原理。如果按钮当前为“启动机器”,则将其标签更改为“停止机器”,并根据需要更新标签。如果按钮上写着“停止机器”时被按下,我们将显示回原来的内容。

备注:这种在两个状态之间来回交换的行为通常被称为切换。它在一个状态和另一个状态之间切换——点亮,熄灭等。

技能测试!

你已经阅读到了本篇文章的末尾,但还能记清楚最重要的部分吗?你可以做一些深入的测试,来验证你是否在进行下一步学习之前,记住了这些知识,请参阅技能测试:数学。

总结

在本文中,我们已经介绍了现在需要了解 JavaScript 中数字的基本信息。你会发现,在你学习 JavaScript 过程中,number 类型的数据一直都在被使用,所以熟练的掌握它是一个不错的选择。如果你是那些不喜欢数学的人之一,你应该庆幸这一章内容很简短。

在下一篇文章中,我们将探讨文本,以及 JavaScript 如何让我们操纵它。

参见

数字与文本

表达式与运算符

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