[TIL] 모던 자바스크립트 Deep Dive - 배열 (2)

hangkemiii·2022년 3월 3일
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모던 자바스크립트 Deep Dive

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배열 고차 함수

고차 함수는 함수를 인수로 전달받거나 함수를 반환하는 함수를 말한다. 자바스크립트의 함수는 일급 객체이므로 함수를 값처럼 인수로 전달할 수 있으며 반환할 수도 있다. 고차 함수는 외부 상태의 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에 기반을 두고 있다.

함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 로직 내에 존재하는 조건문과 반복문을 제거하여 복잡성을 해결하고 변수의 사용을 억제하여 상태 변경을 피하려는 프로그래밍 패러다임이다. 조건문이나 반복문은 로직의 흐름을 이해하기 어렵게 하여 가독성을 해치고, 변수는 누군가에 의해 언제든지 변경될 수 있어 오류 발생의 근본적 원인이 될 수 있기 때문이다. 함수형 프로그래밍은 결국 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이려는 노력의 일환이라고 할 수 있다.

자바스크립트는 고차 함수를 다수 지원한다. 특히 배열은 매우 유용한 고차 함수를 제공한다.

Array.prototype.sort

sort 메서드는 배열의 요소를 정렬한다. 원본 배열을 직접 변경하며 정렬된 배열을 반환한다. sort 메서드는 기본적으로 오름차순으로 요소를 정렬한다. 한글 문자열인 요소도 오름차순으로 정렬된다.

const fruits = ['Banana', 'Orange', 'Apple'];

// 오름차순(ascending) 정렬
fruits.sort();

// sort 메서드는 원본 배열을 직접 변경한다.
console.log(fruits); // ['Apple', 'Banana', 'Orange']

const fruits2 = ['바나나', '오렌지', '사과']

fruits2.sort();
console.log(fruits2); // ['바나나', '사과', '오렌지]

sort 메서드는 기본적으로 오름차순으로 요소를 정렬한다. 따라서 내림차순으로 요소를 정렬하려면 sort 메서드를 사용하여 오름차순으로 정렬한 후 reverse 메서드를 사용하여 요소의 순서를 뒤집는다.

const fruits = ['Banana', 'Orange', 'Apple'];

// 오름차순(ascending) 정렬
fruits.sort();

// sort 메서드는 원본 배열을 직접 변경한다.
console.log(fruits); // ['Apple', 'Banana', 'Orange']

// 내림차순(descending) 정렬
fruits.reverse();

// reverse 메서드도 원본 배열을 직접 변경한다.
console.log(fruits); // ['Orange', 'Banana', 'Apple']

문자열 요소로 이루어진 배열의 정렬은 아무런 문제가 없다. 하지만 숫자 요소로 이루어진 배열을 정렬할 때는 주의가 필요하다.

sort 메서드의 기본 정렬 순서는 유니코드 코드 포인트의 순서를 따른다. 배열의 요소가 숫자 타입이라 할지라도 배열의 요소를 일시적으로 문자열로 변환한 후 유니코드 코드 포인트의 순서를 기준으로 정렬한다.

따라서 숫자 요소를 정렬할 때는 sort 메서드에 정렬 순서를 정의하는 비교 함수를 인수로 전달해야 한다. 비교 함수는 양수나 음수 또는 0을 반환해야 한다. 비교 함수의 반환 값이 0보다 작으면 비교 함수의 첫 번째 인수를 우선하여 정렬하고, 0이면 정렬하지 않으며, 0보다 크면 두 번째 인수를 우선하여 정렬한다.

const points = [40, 100, 1, 5, 2, 25, 10];

// 숫자 배열의 오름차순 정렬. 비교 함수의 반환값이 0보다 작으면 a를 우선하여 정렬한다.
points.sort((a, b) => a - b);
console.log(points); // [1, 2, 5, 10, 25, 40, 100]

// 숫자 배열에서 최소/최대값 취득
console.log(points[0], points[points.length - 1]); // 1 100

// 숫자 배열의 내림차순 정렬. 비교 함수의 반환값이 0보다 작으면 b를 우선하여 정렬한다.
points.sort((a, b) => a - b);
console.log(points); // [100, 40, 25, 10, 5, 2, 1]

// 숫자 배열에서 최소/최대값 취득
console.log(points[points.length - 1], points[0]) // 1 100

객체를 요소로 갖는 배열을 정렬하는 예제는 다음과 같다.

const todos = [
  { id: 4, content: "JavaScript" },
  { id: 1, content: "HTML" },
  { id: 2, content: "CSS" },
];

// 비교 함수. 매개변수 key는 프로퍼티 키다.
function compare(key) {
  // 프로퍼티 값이 문자열인 경우 - 산술 연산으로 비교하면 NaN이 나오므로 비교 연산을 사용한다.
  // 비교 함수는 양수/음수/0을 반환하면 되므로 - 산술 연산 대신 비교 연산을 사용할 수 있다.
  return (a, b) => (a[key] > b[key] ? 1 : a[key] < b[key] ? -1 : 0);
}

// id를 기준으로 오름차순 정렬
todos.sort(compare("id"));
console.log(todos);
/*
[
  { id: 1, content: 'HTML' },
  { id: 2, content: 'CSS' },
  { id: 4, content: 'JavaScript' }
]
*/

// content를 기준으로 오름차순 정렬
todos.sort(compare("content"));
console.log(todos);
/*
[
  { id: 2, content: 'CSS' },
  { id: 1, content: 'HTML' },
  { id: 4, content: 'JavaScript' }
]
*/

Array.prototype.forEach

앞에서 살펴보았듯이 함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 로직 내에 존재하는 조건문과 반복문을 제거하여 복잡성을 해결하고 변수의 사용을 억제하여 상태 변경을 피하려는 프로그래밍 패러다임이다.

조건문이나 반복문은 로직의 흐름을 이해하기 어렵게 한다. 특히 for 문은 반복을 위한 변수를 선언해야 하며, 조건식과 증감식으로 이루어져 있어서 함수형 프로그래밍이 추구하는 바와 맞지 않는다.

forEach 메서드는 for 문을 대체할 수 있는 고차 함수다. forEach 메서드는 자신의 내부에서 반복문을 실행한다. 즉, forEach 메서드는 반복문을 추상화한 고차 함수로서 내부에서 반복문을 통해 자신을 호출한 배열을 순회하면서 수행해야 할 처리를 콜백 함수로 전달받아 반복 호출한다.

const numbers = [1, 2, 3];
const pows = [];

// forEach 메서드는 numbers 배열의 모든 요소를 순회하면서 콜백 함수를 반복 호출한다.
numbers.forEach(item => pows.push(item ** 2));
console.log(pows); [1, 4, 9]

위 예제의 경우 forEach 메서드는 numbers 배열의 모든 요소를 순회하며 콜백 함수를 반복 호출한다. numbers 배열의 요소가 3개이므로 콜백 함수도 3번 호출된다. 이때 콜백 함수를 호출하는 forEach 메서드는 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다.

forEach 메서드의 콜백 함수는 forEach 메서드를 호출한 배열의 요소값과 인덱스, forEach 메서드를 호출한 배열 자체, 즉 this를 순차적으로 전달받을 수 있다. 다시 말해, forEach 메서드는 콜백 함수를 호출할 때 3개의 인수, 즉 forEach 메서드를 호출한 배열의 요소값과 인덱스, forEach 메서드를 호출한 배열(this)을 순차적으로 전달한다.

// forEach 메서드는 콜백 함수를 호출하면서 3개(① 요소값 ② 인덱스 ③ this)의 인수를 전달한다.
[1, 2, 3].forEach((item, index, arr) => {
  console.log(`요소값: ${item}, 인덱스: ${index}, this: ${arr}`);
});

/*
요소값: 1, 인덱스: 0, this: [1,2,3]
요소값: 2, 인덱스: 1, this: [1,2,3]
요소값: 3, 인덱스: 2, this: [1,2,3]
*/

forEach 메서드는 원본 배열을 변경하지 않는다. 하지만 콜백 함수를 통해 원본 배열을 변경할 수는 있다.

const numbers = [1, 2, 3];

// forEach 메서드는 원본 배열을 변경하지 않지만 콜백 함수를 통해 원본 배열을 변경할 수는 있다.
// 콜백 함수의 세 번째 매개변수 arr은 원본 배열 numbers를 가리킨다.
// 따라서 콜백 함수의 세 번째 매개변수 arr을 직접 변경하면 원본 배열 numbers가 변경된다.
numbers.forEach((item, index, arr) => {
  arr[index] = item ** 2;
});
console.log(numbers); // [1, 4, 9]

forEach 메서드의 반환값은 언제나 undefined다.

const result = [1, 2, 3].forEach(console.log);
console.log(result); // undefined

forEach 메서드의 두 번째 인수로 forEach 메서드의 콜백 함수 내부에서 this로 사용할 객체를 전달할 수 있다. 다음 예제를 살펴보자.

class Numbers {
  numberArray = [];

	multiply(arr) {
  		arr.forEach(function (item) {
    		// TypeError: Cannot read property 'numberArray' of undefined
    		this.numberArray.push(item * item);
  		});
	}
}


const numbers = new Numbers();
numbers.multiply([1, 2, 3]);

forEach 메서드의 콜백 함수는 일반 함수로 호출되므로 콜백 함수 내부의 this는 undefined를 가리킨다. this가 전역 객체가 아닌 undefined를 가리키는 이유는 클래스 내부의 모든 코드에는 암묵적으로 strict mode가 적용되기 때문이다.

forEach 메서드의 콜백 함수 내부의 this와 multiply 메서드 내부의 this를 일치시키려면 forEach 메서드의 두 번째 인수로 forEach 메서드의 콜백 함수 내부에서 this로 사용할 객체를 전달한다. 아래 예제의 경우 forEach 메서드의 두 번째 인수로 multiply 메서드 내부의 this를 전달하고 있다.

class Numbers {
  numberArray = [];

	multiply(arr) {
      arr.forEach(function (item) {
        this.numberArray.push(item * item);
      }, this); // forEach 메서드의 콜백 함수 내부에서 this로 사용할 객체를 전달
    }
}

const numbers = new Numbers();
numbers.multiply([1, 2, 3]);
console.log(numbers.numberArray); // [1, 4, 9]

더 나은 방법은 ES6의 화살표 함수를 사용하는 것이다. 화살표 함수는 함수 자체의 this 바인딩을 갖지 않는다. 따라서 화살표 함수 내부에서 this를 참조하면 상위 스코프, 즉 multiply 메서드 내부의 this를 그대로 참조한다.

class Numbers {
  numberArray = [];

	multiply(arr) {
      // 화살표 함수 내부에서 this를 참조하면 상위 스코프의 this를 그대로 참조한다.
      arr.forEach(item => this.numberArray.push(item * item));
    }
}

const numbers = new Numbers();
numbers.multiply([1, 2, 3]);
console.log(numbers.numberArray); [1, 4, 9]

forEach 메서드의 동작을 이해하기 위해 forEach 메서드의 폴리필을 살펴보자.

폴리필
최신 사양의 기능을 지원하지 않는 브라우저를 위해 누락된 최신 사양의 기능을 구현하여 추가하는 것을 폴리필이라 한다.

// 만약 Array.prototype에 forEach 메서드가 존재하지 않으면 폴리필을 추가한다.
if (!Array.prototype.forEach) {
  Array.prototype.forEach = function (callback, thisArg) {
    // 첫 번째 인수가 함수가 아니면 TypeError를 발생시킨다.
    if (typeof callback !== "function") {
      throw new TypeError(callback + " is not a function");
    }

    // this로 사용할 두 번째 인수를 전달받지 못하면 전역 객체를 this로 사용한다.
    thisArg = thisArg || window;

    // for 문으로 배열을 순회하면서 콜백 함수를 호출한다.
    for (var i = 0; i < this.length; i++) {
      // call 메서드를 통해 thisArg를 전달하면서 콜백 함수를 호출한다.
      // 이때 콜백 함수의 인수로 배열 요소, 인덱스, 배열 자신을 전달한다.
      callback.call(thisArg, this[i], i, this);
    }
  };
}

forEach 메서드는 for 문과는 달리 break, continue 문을 사용할 수 없다. 다시 말해, 배열의 모든 요소를 빠짐없이 모두 순화하며 중간에 순회를 중단할 수 없다. 희소 배열의 경우 존재하지 않는 요소는 순회 대상에 제외된다.

forEach 메서드는 for 문에 비해 성능이 좋지는 않지만 가독성은 더 좋다. 따라서 요소가 대단히 많은 배열을 순회하거나 시간이 많이 걸리는 복잡한 코드 또는 높은 성능이 필요한 경우가 아니라면 for 문 대신 forEach 메서드를 사용할 것을 권장한다.

Array.prototype.map

map 메서드는 자신을 호출한 배열의 모든 요소를 순회하면서 인수로 전달받은 콜백 함수를 반복 호출한다. 그리고 콜백 함수의 반환값들로 구성된 새로운 배열을 반환한다. 이때 원본 배열은 변경되지 않는다.

const numbers = [1, 4, 9];

// map 메서드는 numbers 배열의 모든 요소를 순회하면서 콜백 함수를 반복 호출한다.
// 그리고 콜백 함수의 반환값들로 구성된 새로운 배열을 반환한다.
const roots = numbers.map(item => Math.sqrt(item));

// 위 코드는 다음과 같다.
// const roots = numbers.map(Math.sqrt);

// map 메서드는 새로운 배열을 반환한다.
console.log(roots); // [ 1, 2, 3 ]
// map 메서드는 원본 배열을 변경하지 않는다.
console.log(numbers); // [ 1, 4, 9 ]

forEach 메서드와 map 메서드의 공통점은 자신을 호출한 배열의 모든 요소를 순회하면서 인수로 전달받은 콜백 함수를 반복 호출한다는 것이다. 하지만 forEach 메서드는 언제나 undefined를 반환하고, map 메서드는 콜백 함수의 반환값들로 구성된 새로운 배열을 반환하는 차이가 있다. 즉, forEach 메서드는 단순히 반복문을 대체하기 위한 고차 함수이고, map 메서드는 요소값을 다른 값으로 매핑한 새로운 배열을 생성하기 위한 고차 함수다.

map 메서드가 생성하여 반환하는 새로운 배열의 length 프로퍼티 값은 map 메서드를 호출한 배열의 length 프로퍼티 값과 반드시 일치한다. 즉, map 메서드를 호출한 배열과 map 메서드가 생성하여 반환한 배열은 1:1 매핑한다.

forEach 메서드와 마찬가지로 map 메서드의 콜백 함수는 map 메서드를 호출한 배열의 요소값과 인덱스, map 메서드를 호출한 배열 자체, 즉 this를 순차적으로 받을 수 있다. 다시 말해, map 메서드는 콜백 함수를 호출할 때 3개의 인수, 즉 map 메서드를 호출한 배열의 요소값과 인덱스 그리고 map 메서드를 호출한 배열(this)을 순차적으로 전달한다.

// map 메서드는 콜백 함수를 호출하면서 3개(요소값, 인덱스, this)의 인수를 전달한다.
[1, 2, 3].map((item, index, arr) => {
  console.log(
    `요소값: ${item}, 인덱스: ${index}, this: ${JSON.stringify(arr)}`
  );
  return item;
});
/*
요소값: 1, 인덱스: 0, this: [1,2,3]
요소값: 2, 인덱스: 1, this: [1,2,3]
요소값: 3, 인덱스: 2, this: [1,2,3]
*/

Array.prototype.filter

filter 메서드는 자신을 호출한 배열의 모든 요소를 순회하면서 인수로 전달받은 콜백 함수를 반복 호출한다. 그리고 콜백 함수의 반환값이 true인 요소로만 구성된 새로운 배열을 반환한다. 이때 원본 배열은 변경되지 않는다.

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];

// filter 메서드는 numbers 배열의 모든 요소를 순회하면서 콜백 함수를 반복 호출한다.
// 그리고 콜백 함수의 반환값이 true인 요소로만 구성된 새로운 배열을 반환한다.
// 다음의 경우 numbers 배열에서 홀수인 요소만 필터링한다(1은 true로 평가된다).
const odds = numbers.filter(item => item % 2);
console.log(odds); // [1, 3, 5]

forEach, map 메서드와 마찬가지로 filter 메서드는 자신을 호출한 배열의 모든 요소를 순회하면서 인수로 전달받은 콜백 함수를 반복 호출한다. forEach 메서드는 언제나 undefined를 반환하고, map 메서드는 콜백 함수의 반환값들로 구성된 새로운 배열을 반환하지만 filter 메서드는 콜백 함수의 반환값이 true인 요소만 추출한 새로운 배열을 반환한다.

filter 메서드는 자신을 호출한 배열에서 필터링 조건을 만족하는 특정 요소만 추출하여 새로운 배열을 만들고 싶을 때 사용한다. filter 메서드가 생성하여 반환한 새로운 배열의 length 프로퍼티 값은 filter 메서드를 호출한 배열의 length 프로퍼티 값과 같거나 작다.

forEach, map 메서드와 마찬가지로 filter 메서드의 콜백 함수는 filter 메서드를 호출한 배열의 요소값과 인덱스, filter 메서드를 호출한 배열 자체, 즉 this를 순차적으로 전달받을 수 있다.

filter 메서드는 자신이 호출한 배열에서 특정 요소를 제거하기 위해 사용할 수도 있다.

class Users {
  constructor() {
    this.users = [
      { id: 1, name: 'Kyeom' },
      { id: 2, name: 'Lee' }
      ];
  }
  
  // 요소 추출
  findById(id) {
    // id가 일치하는 사용자만 반환한다.
    return this.users.filter(user => user.id === id);
  }
  
  // 요소 제거
  remove(id_) {
    // id가 일치하지 않는 사용자를 제거한다.
    this.users = this.users.filter(user => user.id !== id);
  }
}

const users = new Users();

let user = users.findById(1);
console.log(user); // [{ id: 1, name: 'Kyeom' }]

// id가 1인 사용자를 제거한다.
users.remove(1);

user = users.findById(1);
console.log(user); // []

filter 메서드를 사용해 특정 요소를 제거할 경우 특정 요소가 중복되어 있다면 중복된 요소가 모두 제거된다. 특정 요소를 하나만 제거하려면 indexOf 메서드를 통해 특정 요소의 인덱스를 취득한 다음 spilce 메서드를 사용한다.

Array.prototype.reduce

reduce 메서드는 자신을 호출한 배열을 모든 요소를 순회하며 인수로 전달받은 콜백 함수를 반복 호출한다. 그리고 콜백 함수의 반환값을 다음 순회 시에 콜백 함수의 첫 번째 인수로 전달하면서 콜백 함수를 호출하여 하나의 결과값을 만들어 반환한다. 이때 원본 배열은 변경되지 않는다.

reduce 메서드는 첫 번째 인수로 콜백 함수, 두 번째 인수로 초기값을 전달받는다. reduce 메서드의 콜백 함수에는 4개의 인수, 초기값 또는 콜백 함수의 이전 반환값, reduce 메서드를 호출한 배열의 요소값과 인덱스, reduce 메서드를 호출한 배열 자체, 즉 this가 전달된다.

// 1부터 4까지 누적을 구한다.
const sum = [1, 2, 3, 4].reduce((accumulator, currentValue, index, array) => accumulator + currentValue, 0);

console.log(sum); // 10

reduce 메서드의 콜백 함수는 4개의 인수를 전달받아 배열의 length만큼 총 4회 호출된다. 이때 콜백 함수로 전달되는 인수와 콜백 함수의 반환값은 다음과 같다.

구분accumulatorcurrentValueindexarray콜백 함수의 반환값
첫 번째 순회0 (초기값)10[1,2,3,4]1 (accumulator + currentValue)
두 번째 순회121[1,2,3,4]3 (accumulator + currentValue)
세 번째 순회332[1,2,3,4]6 (accumulator + currentValue)
4 번째 순회643[1,2,3,4]10 (accumulator + currentValue)

이처럼 reduce 메서드는 초기값과 배열의 첫 번째 요소값을 콜백 함수에게 인수로 전달하면서 호출하고 다음 순회에는 콜백 함수의 반환값과 두 번째 요소값을 콜백 함수의 인수로 전달하면서 호출한다. 이러한 과정을 반복하여 reduce 메서드는 하나의 결과값을 반환한다.

reduce 메서드를 호출할 때는 언제나 초기값을 전달하는 것이 안전하다.

const sum = [].reduce((acc, cur) => acc + cur);
// TypeError: Reduce of empty array with no initial value

이처럼 빈 배열로 reduce 메서드를 호출하면 에러가 발생한다. 이때 reduce 메서드에 초기값을 전달하면 에러가 발생하지 않는다.

const sum = [].reduce((acc, cur) => acc + cur, 0); 
console.log(sum); // 0

객체의 특정 프로퍼티 값을 합산하는 경우에는 반드시 초기값을 전달해야 한다.

const products = [
  { id: 1, price: 100 },
  { id: 2, price: 200 },
  { id: 3, price: 300 },
];

/*
1번째 순회 : acc => 0,   cur => { id: 1, price: 100 }
2번째 순회 : acc => 100, cur => { id: 2, price: 200 }
3번째 순회 : acc => 300, cur => { id: 3, price: 300 }
*/
const priceSum = products.reduce((acc, cur) => acc + cur.price, 0);

console.log(priceSum); // 600

Array.prototype.some

some 메서드는 자신을 호출한 배열의 요소를 순회하면서 인수로 전달된 콜백 함수를 호출한다. 이때 some 메서드는 콜백 함수의 반환값이 단 한번이라도 참이면 true, 모두 거짓이면 false를 반환한다. 즉, 배열의 요소 중에 콜백 함수를 통해 정의한 조건을 만족하는 요소가 1개 이상 존재하는지 확인하여 그 결과를 불리언 타입으로 반환한다. 단, some 메서드를 호출한 배열이 빈 배열인 경우 언제나 false를 반환하므로 주의하기 바란다.

Array.prototype.every

every 메서드는 자신을 호출한 배열의 요소를 순회하면서 인수로 전달된 콜백 함수를 호출한다. 이때 every 메서드는 콜백 함수의 반환값이 모두 참이면 true, 단 한 번이라도 거짓이면 false를 반환한다. 즉, 배열의 모든 요소가 콜백 함수를 통해 정의한 조건을 모두 만족하는지 확인하여 그 결과를 불리언 타입으로 반환한다. 단, every 메서드를 호출한 배열이 빈 배열인 경우 언제나 true를 반환하므로 주의하기 바란다.

Array.prototype.find

ES6에서 도입된 find 메서드는 자신을 호출한 배열의 요소를 순회하면서 인수로 전달된 콜백 함수를 호출하여 반환값이 true인 첫 번째 요소를 반환한다. 콜백 함수의 반환값이 true인 요소가 존재하지 않는다면 undefined를 반환한다.

const users = [
  { id: 1, name: "Lee" },
  { id: 2, name: "Kim" },
  { id: 2, name: "Choi" },
  { id: 3, name: "Park" },
];

// id가 2인 첫 번째 요소를 반환한다. find 메서드는 배열이 아니라 요소를 반환한다.
users.find((user) => user.id === 2); // -> {id: 2, name: 'Kim'}

filter 메서드는 콜백 함수의 호출 결과가 true인 요소만 추출한 새로운 배열을 반환한다. 따라서 filter 메서드의 반환값은 언제나 배열이다. 하지만 find 메서드는 콜백 함수의 반환값이 true인 첫 번째 요소를 반환하므로 find의 결과값은 배열이 아닌 해당 요소(element)값이다.

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