Оптимизация сравнения строк в JavaScript: binary search

Быстрый ответ

Наиболее эффективным методом для сравнения строк является localeCompare():

if ("apple".localeCompare("banana") < 0) console.log("яблоко < банан");

Этот метод возвращает -1, 0 или 1, что идеально подходит для сортировки или проверки равенства, учитывая при этом локаль и особенности сравнения, включая чувствительность к регистру и особенности акцентов. Это универсальный метод для любых задач, связанных с сравнением строк.

Если производительность критична или требуется более детальный контроль над процессом сравнения, стоит изучить и другие методы.

Подробное обсуждение: Другие методы сравнения строк

Эмуляция функции strcmp

Чтобы создать аналог функции strcmp() из C-подобных языков на JavaScript, можно определить функцию таким образом:

// Позволяет вернуться в прошлое за счет сравнения строк.
function strcmp(a, b) {
  if (a < b) return -1;
  if (a > b) return 1;
  return 0;
}

Эта функция сравнивает две строки a и b, возвращая -1, если a меньше b, 1, если a больше b, и 0, если строки равны.

Улучшение бинарного поиска

При работе со строками бинарный поиск может значительно сократить количество операций сравнения:

// "Меньше всегда лучше" – можно сказать, это мотто каждого массива строк.
function binarySearch(arr, elem) {
  let start = 0, end = arr.length – 1;

  while (start <= end) {
    let mid = Math.floor((start + end) / 2);
    let res = elem.localeCompare(arr[mid]);

    if (res == 0) return mid; 

    if (res > 0) start = mid + 1; 
    else end = mid – 1; 
  }

  return false; 
}

Таким образом, в каждой итерации проводится только одно сравнение символов.

Тернарный оператор для лаконичности

Любители сжатого стиля написания кода оценят использование тернарного оператора, обеспечивающего краткость записи без потери эффективности:

// Меньше кода, при том же объёме работы. Эффективность превыше всего!
const compare = (a, b) => a < b ? -1 : a > b ? 1 : 0;

Особенности Unicode и ASCII

Важно помнить, что JavaScript при сравнении строк исходит из значений Unicode, поэтому регистрозависимость имеет значение. Для корректного сравнения стоит привести строки к одному регистру (используя методы toLowerCase() или toUpperCase()), если разница в регистрах не важна.

Цикл с быстрым выходом

Если сравнивается, например, строка Война и мир и Моби Дик, то с точки зрения производительности при сравнении больших текстов следует проверять их по одному символу и прекращать при нахождении первого различия:

// "Ранние пташки", вероятно, мотивация каждой большой строки.
function strcmp(a, b) {
  const minLength = Math.min(a.length, b.length);
  for (let i = 0; i < minLength; i++) {
    if (a[i] !== b[i]) {
      return a[i] < b[i] ? -1 : 1;
    }
  }
  return a.length – b.length;
}

В этой реализации функции strcmp() предпочтение отдается раннему выходу из цикла при наличии различия.

Визуализация

Подход к сравнению строк в JavaScript можно сравнить с балансировкой на весах:

Сравниваем 'apple' и 'orange':

          🍎 'apple'
                против
          🍊 'orange'

'apple' === 'orange'   // false (🍎 не то же самое, что и 🍊)

Есть ли различия?
'apple' !== 'orange'   // true (🍎, конечно, не то же самое, что и 🍊)

Каждый символ весит и влияет на результат сравнения строк, как груз на весах.

Жизнь в мире Unicode

В мире международных символов/Unicode, где существуют строки, методы localeCompare() и нормализация приходят на помощь.

Нормализация Unicode

Метод normalize() помогает удостовериться, что строки приведены к одной и той же нормализованной форме Unicode:

// Будьте уверены в валидности!
'aé'.normalize() === 'aé'.normalize()   // true

Сравнение с учетом локали

Для сравнения строк с учетом локальных особенностей следует применять localeCompare() с нужными параметрами:

// Теперь акценты не исказят результат на английском языке
'a'.localeCompare('ä', 'en', { sensitivity: 'base' }) // 0, символы считаются эквивалентными

Класс Collator

Если вам необходим более глубокий подход к сравнению строк, стоит использовать Intl.Collator. Он предназначен для сравнения строк в соответствии с правилами определенного языка:

// Кто мог бы лучше знать всё о букве "a" на немецком? Это Collator!
const collator = new Intl.Collator('de');
collator.compare('a', 'ä') // значение зависит от настроек локали

Будьте бдительны: Распространенные ошибки и альтернативы

Регистрозависимость

В JavaScript сравнение строк производится с учетом регистра. Чтобы это не стало проблемой, строки лучше привести к одному регистру:

// "Мы громко скажем, но мы равны перед кодом."
'a'.toLowerCase() === 'A'.toLowerCase() // true

Производительность

Методы типа localeCompare() могут уступать по скорости простым операторам (>, <, ==) при работе с массивами. Проверка производительности — важный этап:

// На старт! Внимание! Марш!
console.time('Сравнение');
// Вставьте сюда необходимую строку сравнения и измерьте время
console.timeEnd('Сравнение');

Затраты памяти

Будьте внимательны к использованию памяти при создании временных строк для приведения к нижнему регистру или нормализации, особенно в системах с ограниченными ресурсами.

Полезные ссылки

1. Сравнение на равенство и идентичность в JavaScript | MDN — Глубокий разбор того, как JavaScript работает с равенством и идентичностью.
2. Технические характеристики языка ECMAScript® 2024 — Подробное руководство по абстрактному сравнению равенства.
3. Как выполнить регистронезависимое сравнение строк? – Stack Overflow — Обсуждения и решения сообщества по регистронезависимому сравнению строк.
4. Метод localeCompare() для строк JavaScript — Руководство по использованию localeCompare() при международном сравнении строк.
5. Строки на JavaScript.info — Обсуждение и примеры сравнения строк.
6. JSBEN.CH — платформа для тестирования производительности JavaScript — Сервис для измерения и сравнения производительности методов сравнения строк.
7. string-similarity на npm — Пакет npm для сравнения степени схожести строк при использовании продвинутых возможностей.