JavaScript BigInt operatsiyalari: Katta sonli matematik hisoblash

JavaScript o'zining Number turi ikki tomonlama aniqlikdagi 64 bitli ikkilik format (IEEE 754) bo'lganligi sababli, juda katta butun sonlarni aniq ifodalashda tarixan qiynalib kelgan. Bu cheklov Number taklif qila oladigan aniqlikdan tashqarini talab qiladigan senariylarda, masalan, kriptografiya, moliyaviy hisob-kitoblar yoki ilmiy simulyatsiyalarda muammoli bo'lib qoladi. BigIntga kiring, JavaScriptdagi yangi primitiv ma'lumotlar turi, ixtiyoriy uzunlikdagi butun sonlarni ifodalash uchun mo'ljallangan.

BigInt nima?

BigInt - bu JavaScriptning Number turi aniq ifodalay oladigan maksimal xavfsiz butun son bo'lgan 2⁵³ - 1 dan katta butun sonlarni ifodalash usulini ta'minlaydigan o'rnatilgan ob'ekt. BigIntsiz, bu chegaradan oshib ketadigan sonlar bilan hisob-kitoblarni amalga oshirish aniqlikni yo'qotishga va noto'g'ri natijalarga olib kelishi mumkin. BigInt ushbu muammoni aniqlikni yo'qotmasdan ixtiyoriy katta butun sonlar bilan ishlashga imkon berish orqali hal qiladi.

BigIntlarni yaratish

BigIntni ikki usulda yaratishingiz mumkin:

• Butun sonli literal oxiriga n qo'shish orqali.
• BigInt() konstruktorini chaqirish orqali.

Mana ba'zi misollar:

const bigIntLiteral = 123456789012345678901234567890n;
const bigIntConstructor = BigInt(123456789012345678901234567890);
const bigIntFromString = BigInt("123456789012345678901234567890");

console.log(bigIntLiteral); // Natija: 123456789012345678901234567890n
console.log(bigIntConstructor); // Natija: 123456789012345678901234567890n
console.log(bigIntFromString); // Natija: 123456789012345678901234567890n

Shuni yodda tutingki, siz sondan, sonni ifodalovchi satrdan yoki to'g'ridan-to'g'ri BigInt literali sifatida BigInt yaratishingiz mumkin. Suzuvchi nuqtali sondan BigInt yaratishga urinish RangeErrorga olib keladi.

Asosiy BigInt operatsiyalari

BigInt qo'shish, ayirish, ko'paytirish, bo'lish va modulo kabi standart arifmetik operatorlarning aksariyatini qo'llab-quvvatlaydi.

Arifmetik operatorlar

Mana BigInt bilan asosiy arifmetik operatorlardan qanday foydalanish mumkin:

const a = 10n;
const b = 5n;

console.log(a + b); // Natija: 15n (Qo'shish)
console.log(a - b); // Natija: 5n (Ayirish)
console.log(a * b); // Natija: 50n (Ko'paytirish)
console.log(a / b); // Natija: 2n (Bo'lish - nolga qarab kesadi)
console.log(a % b); // Natija: 0n (Modulo)
console.log(a ** b); // Natija: 100000n (Darajaga ko'tarish)

Muhim eslatma: Arifmetik operatsiyalarda BigIntlarni Numbers bilan aralashtirib bo'lmaydi. Bunday qilish TypeErrorga olib keladi. Operatsiyani bajarishdan oldin Numberni aniq BigIntga aylantirishingiz kerak.

const bigInt = 10n;
const number = 5;

// console.log(bigInt + number); // TypeError tashlaydi
console.log(bigInt + BigInt(number)); // Natija: 15n (To'g'ri)

Taqqoslash operatorlari

BigIntlarni standart taqqoslash operatorlari yordamida taqqoslash mumkin:

const a = 10n;
const b = 5n;

console.log(a > b); // Natija: true
console.log(a < b); // Natija: false
console.log(a >= b); // Natija: true
console.log(a <= b); // Natija: false
console.log(a === b); // Natija: false
console.log(a !== b); // Natija: true

console.log(a == BigInt(10)); // Natija: true
console.log(a === BigInt(10)); // Natija: true

console.log(a == 10); // Natija: true
console.log(a === 10); // Natija: false

BigIntni Number bilan taqqoslash uchun bo'sh tenglikdan (==) foydalanishingiz mumkin bo'lsa-da, aniqlik uchun qat'iy tenglikdan (===) foydalanish va Numberni aniq BigIntga aylantirish tavsiya etiladi va kutilmagan tur o'zgarishining oldini oling.

Bit bo'yicha operatorlar

BigIntlar bit bo'yicha operatorlarni ham qo'llab-quvvatlaydi:

const a = 10n; // ikkilikda 1010
const b = 3n;  // ikkilikda 0011

console.log(a & b); // Natija: 2n (Bit bo'yicha AND)
console.log(a | b); // Natija: 11n (Bit bo'yicha OR)
console.log(a ^ b); // Natija: 9n (Bit bo'yicha XOR)
console.log(~a);  // Natija: -11n (Bit bo'yicha NOT - ikkining to'ldiruvchisi)
console.log(a << b); // Natija: 80n (Chapga siljitish)
console.log(a >> b); // Natija: 1n (O'ngga siljitish)
console.log(a >>> b); // TypeError tashlaydi (BigInt uchun imzosiz o'ngga siljitish qo'llab-quvvatlanmaydi)

E'tibor bering, imzosiz o'ngga siljitish operatori (>>>) BigIntlar uchun qo'llab-quvvatlanmaydi, chunki BigIntlar har doim imzolangan.

Ilg'or BigInt usullari

Kutubxonalar bilan ishlash

BigInt katta sonli arifmetika uchun asosiy qurilish bloklarini ta'minlasa-da, ixtisoslashgan kutubxonalardan foydalanish ishlashni sezilarli darajada yaxshilashi va yanada murakkab operatsiyalar uchun qo'shimcha funksiyalarni taqdim etishi mumkin. Mana bir nechta e'tiborga loyiq kutubxonalar:

• jsbn: Sof JavaScriptda katta sonli matematikning tez, ko'chma amalga oshirilishi.
• BigInteger.js: Ixtiyoriy uzunlikdagi butun sonlar ustida arifmetik va bit bo'yicha operatsiyalarning keng to'plamini taklif qiluvchi yana bir mashhur kutubxona.
• elliptic: Ayniqsa, elliptik-egri kriptografiya uchun mo'ljallangan bo'lib, u BigInt arifmetikasiga katta tayangan.

Ushbu kutubxonalar ko'pincha optimallashtirilgan algoritmlarni va ishlashga sezgir ilovalar uchun hal qiluvchi bo'lishi mumkin bo'lgan ixtisoslashgan funktsiyalarni taqdim etadi.

Ishlashni hisobga olish

BigInt ixtiyoriy aniqlikka imkon bersa-da, uning ishlash oqibatlaridan xabardor bo'lish muhimdir. BigInt operatsiyalari odatda Number operatsiyalariga qaraganda sekinroq, chunki ular ko'proq xotira va hisoblash resurslarini talab qiladi. Shuning uchun BigIntni faqat zarur bo'lganda ishlatish va kodingizni ishlash uchun optimallashtirish muhimdir.

BigInt ishlashini optimallashtirish uchun ba'zi maslahatlar:

• Keraksiz konvertatsiyalardan saqlaning: Numbers va BigInts o'rtasida konvertatsiya qilish sonini kamaytiring.
• Samarali algoritmlardan foydalaning: Katta sonli arifmetika uchun optimallashtirilgan algoritmlarni tanlang. jsbn va BigInteger.js kabi kutubxonalar ko'pincha yuqori darajada optimallashtirilgan implementatsiyalarni taqdim etadi.
• Kodingizni profiling: Ishlashdagi to'siqlarni aniqlash va kodingizni shunga mos ravishda optimallashtirish uchun JavaScript profiling vositalaridan foydalaning.

Tur xavfsizligi

TypeScript BigInt uchun ajoyib qo'llab-quvvatlashni ta'minlaydi, bu sizga tur xavfsizligini ta'minlash va BigIntsni Numbers bilan aralashtirish bilan bog'liq xatolarning oldini olish imkonini beradi. O'zgaruvchilarni faqat BigInt qiymatlarini ushlab turishini ta'minlash uchun ularni aniq BigInt sifatida e'lon qilishingiz mumkin.

let bigIntValue: bigint = 12345678901234567890n;

// bigIntValue = 5; // TypeScript xato tashlaydi, chunki siz songa bigint tayinlashga harakat qilyapsiz.

console.log(bigIntValue);

function addBigInts(a: bigint, b: bigint): bigint {
  return a + b;
}

console.log(addBigInts(10n, 20n)); // Natija: 30n
// console.log(addBigInts(10, 20)); // TypeScript xato tashlaydi

TypeScript tur tizimidan foydalanib, siz potentsial xatolarni dastlabki ish jarayonida ushlab olishingiz va kodingizning ishonchliligini oshirishingiz mumkin.

BigIntning haqiqiy dunyo ilovalari

BigIntlar katta butun sonlarni aniq boshqarish muhim bo'lgan turli sohalarda muhim ahamiyatga ega. Keling, ba'zi taniqli ilovalarni ko'rib chiqaylik:

Kriptografiya

Kriptografiya katta tub sonlarga va ixtiyoriy aniqlikni talab qiladigan murakkab matematik operatsiyalarga katta tayangan. BigIntlar RSA, ECC (Elliptik egri kriptografiya) va Diffie-Hellman kalit almashinuvi kabi kriptografik algoritmlarni amalga oshirish uchun zarurdir.

Misol: RSA shifrlash

RSA katta tub sonlarni yaratishni va katta butun sonlar bilan modular darajaga ko'tarishni o'z ichiga oladi. BigIntlar ushbu tub sonlarni ifodalash va aniqlikni yo'qotmasdan kerakli hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun ishlatiladi. RSA xavfsizligi katta sonlarni faktorlash qiyinligiga bog'liq bo'lib, BigIntlarni uni amalga oshirish uchun juda muhim qiladi.

Moliyaviy hisob-kitoblar

Moliyaviy hisob-kitoblar ko'pincha katta miqdordagi pulni boshqarishni yoki yuqori aniqlikdagi murakkab hisob-kitoblarni bajarishni o'z ichiga oladi. BigIntlar pul qiymatlarini aniq ifodalash va suzuvchi nuqtali sonlardan foydalanganda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan yaxlitlash xatolarining oldini olish uchun ishlatilishi mumkin. Bu, ayniqsa, buxgalteriya tizimlari, bank dasturlari va moliyaviy modellashtirish kabi ilovalarda muhim ahamiyatga ega.

Misol: Katta kredit bo'yicha foizlarni hisoblash

Katta kredit bo'yicha foizlarni hisoblashda, hatto kichik yaxlitlash xatoliklari ham vaqt o'tishi bilan to'planib, sezilarli nomuvofiqliklarga olib kelishi mumkin. Asosiy miqdorni, foiz stavkasini va boshqa tegishli qiymatlarni ifodalash uchun BigIntlardan foydalanish hisob-kitoblarning aniq va ishonchli bo'lishini ta'minlaydi.

Ilmiy hisoblash

Ilmiy simulyatsiyalar va hisob-kitoblar ko'pincha juda katta yoki kichik sonlarni boshqarishni o'z ichiga oladi. BigIntlar ushbu sonlarni aniq ifodalash va aniqlikni yo'qotmasdan kerakli hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin. Bu, ayniqsa, astronomiya, fizika va kimyo kabi sohalarda muhim ahamiyatga ega, bu erda aniqlik muhim ahamiyatga ega.

Misol: Moldagi atomlar sonini hisoblash

Avogadro soni (taxminan 6,022 x 10²³) modda molidagi atomlar sonini ifodalaydi. Bu son JavaScriptning Number turining xavfsiz butun son chegarasidan ancha yuqori. BigIntlardan foydalanish Avogadroning sonini aniq ifodalashga va aniqlikni yo'qotmasdan u bilan bog'liq hisob-kitoblarni amalga oshirishga imkon beradi.

Yuqori aniqlikdagi vaqt belgilari

Taqsimlangan tizimlarda yoki yuqori chastotali savdo ilovalarida ma'lumotlar izchilligini saqlash va hodisalarni to'g'ri tartiblash uchun aniq vaqt belgilari muhimdir. BigIntlar voqealar juda yuqori tezlikda bo'lgan stsenariylarda ham voqealarning aniq tartiblanishini ta'minlab, vaqt belgilarini nanosoniya yoki hatto pikosoniya aniqligi bilan ifodalash uchun ishlatilishi mumkin.

Blokcheyn texnologiyasi

Blokcheyn texnologiyasi kriptografik operatsiyalarga va katta sonli arifmetikaga katta tayangan. BigIntlar tranzaksiya identifikatorlari, blok xeshlari va boshqa kriptografik qiymatlarni yuqori aniqlik bilan ifodalash uchun ishlatiladi. Ular, shuningdek, murakkab hisob-kitoblarni amalga oshirish va suzuvchi nuqtali sonlarga tayanmasdan moliyaviy qoidalarni amalga oshirish uchun aqlli shartnomalarda ishlatiladi.

Misol: Ethereum aqlli shartnomalari

Ethereum aqlli shartnomalari ko'pincha murakkab moliyaviy hisob-kitoblarni va raqamli aktivlarni boshqarishni o'z ichiga oladi. BigIntlardan foydalanish ushbu hisob-kitoblarning aniq bajarilishini va aktiv qiymatlarini yaxlitlash xatolarisiz ifodalanishini ta'minlaydi.

Brauzer bilan moslik

BigInt Chrome, Firefox, Safari va Edge kabi zamonaviy brauzerlarda ajoyib brauzer qo'llab-quvvatlashiga ega. Biroq, eski brauzerlarni qo'llab-quvvatlashi kerak bo'lgan ilovalarni ishlab chiqishda brauzer bilan moslikni hisobga olish muhimdir. Eski brauzerlar uchun BigInt qo'llab-quvvatlashini ta'minlash uchun polifillardan yoki Babel kabi transpilatorlardan foydalanishingiz mumkin. Ko'pgina eski brauzerlar mahalliy BigInt qo'llab-quvvatlashiga ega emas, ammo funksionallikni qo'shish uchun polifillar mavjud. Yangilangan jadval uchun CanIUse veb-saytini tekshiring.

Misol uchun, Babel kodingizni BigInt yordamida eski Javascript dvigatellarida ham ishlaydigan ekvivalent kodga aylantirishi mumkin.

Boshqa turlarga va ulardan konvertatsiya qilish

BigInt va boshqa JavaScript turlari o'rtasida konvertatsiya qilish aniq konvertatsiyani talab qiladi. Mana qoidalar:

• Numberga: Number(bigIntValue)dan foydalaning. Ehtiyot bo'ling, chunki BigInt juda katta bo'lsa, bu aniqlikni yo'qotishga olib kelishi mumkin.
• Stringga: String(bigIntValue)dan foydalaning. Bu odatda xavfsiz va BigIntning satr ko'rinishini ta'minlaydi.
• Numberdan: BigInt(numberValue)dan foydalaning. Bu faqat butun sonlar uchun tavsiya etiladi. BigInt konstruktoriga uzatilgan suzuvchi nuqtali sonlar RangeError tashlaydi.
• Stringdan: BigInt(stringValue)dan foydalaning. Satr butun sonni ifodalashi kerak, aks holda SyntaxError yuzaga keladi.

let bigIntVal = 123456789012345678901234567890n;
let numVal = Number(bigIntVal); // Potentsial yo'qotish konvertatsiyasi
let strVal = String(bigIntVal); // Stringga xavfsiz konvertatsiya

console.log(numVal); // Aniqlikning yo'qolishini ko'rsatadi.
console.log(strVal);

let newBigInt = BigInt(100); // Butun sondan yaratadi

console.log(newBigInt);

let newBigIntFromString = BigInt("98765432109876543210"); // satrdan

console.log(newBigIntFromString);

// BigInt(3.14); // diapazon xatosiga olib keladi

Kamchiliklar va mulohazalar

BigIntlar juda foydali bo'lsa-da, siz ba'zi kamchiliklardan xabardor bo'lishingiz kerak:

• Tur xatolari: BigIntlarni arifmetik operatsiyalarda Numbers bilan to'g'ridan-to'g'ri aralashtirib bo'lmasligini unutmang.
• Ishlash: BigInt operatsiyalari standart Number operatsiyalariga qaraganda sekinroq.
• Aniqlikni yo'qotish: Juda katta BigIntlarni Numbersga aylantirish Number turining cheklovlari tufayli aniqlikni yo'qotishga olib kelishi mumkin.
• Standart kutubxona yordamining yo'qligi: Barcha standart JavaScript usullari BigIntlar bilan to'g'ridan-to'g'ri mos kelmaydi. Siz BigIntlarni aniq qo'llab-quvvatlaydigan maxsus funktsiyalarni amalga oshirishingiz yoki kutubxonalardan foydalanishingiz kerak bo'lishi mumkin.
• Operatorning ustunligi: BigIntlar bilan bit bo'yicha operatorlardan foydalanganda operatorning ustunligini yodda tuting.

Xulosa

BigInt - bu JavaScriptga ajoyib qo'shimcha bo'lib, dasturchilarga aniqlikni yo'qotmasdan ixtiyoriy katta butun sonlar bilan ishlashga imkon beradi. Bu qobiliyat turli sohalarda, jumladan, kriptografiya, moliyaviy hisob-kitoblar, ilmiy hisoblash va blokcheyn texnologiyasida muhim ahamiyatga ega. BigInt operatsiyalari, ishlashni hisobga olish va real dunyo ilovalarining asoslarini tushunish orqali dasturchilar katta sonlarni aniq boshqarishni talab qiladigan yanada mustahkam va ishonchli ilovalarni yaratish uchun ushbu ma'lumotlar turidan foydalanishlari mumkin. Ba'zi ishlash va turdagi mulohazalar mavjud bo'lsa-da, kerak bo'lganda BigIntdan foydalanishning afzalliklari sezilarli.

JavaScript rivojlanishda davom etar ekan, BigInt dasturchilarga ixtiyoriy aniqlikdagi arifmetikani talab qiladigan murakkab muammolarni hal qilishda tobora muhim rol o'ynashi shubhasiz. Dunyo hisob-kitoblarga tobora ko'proq tayanadi va aniqlik muhim ahamiyatga ega.

Ushbu to'liq qo'llanmani boshlang'ich nuqta sifatida ko'rib chiqing, kutubxonalarga chuqurroq kiring va BigIntni loyihalaringizga qo'llashning ijodiy usullarini o'rganing.