JavaScript BigInt: Katta Sonlar Bilan Matematik Amallarni O'zlashtirish

Ko'p qirraliligi va keng qo'llanilishi bilan mashhur bo'lgan JavaScript tili zamonaviy dasturiy ta'minot ishlab chiqish talablariga javob berish uchun doimiy ravishda rivojlanib bordi. Tilga kiritilgan muhim qo'shimchalardan biri bu ECMAScript 2020 da taqdim etilgan BigInt ma'lumotlar turidir. Bu kuchli xususiyat dasturchilarga ixtiyoriy aniqlikdagi butun sonlar bilan ishlash imkonini beradi va juda katta sonlar bilan ishlashda an'anaviy Number turining cheklovlarini yengib o'tadi. Ushbu keng qamrovli qo'llanma JavaScript BigIntning nozik jihatlarini o'rganib chiqadi va uni o'z loyihalaringizda samarali ishlatish uchun zarur bo'lgan bilim va ko'nikmalarni taqdim etadi.

Nima uchun BigInt? JavaScript'ning Number Turining Cheklovlari

BigInt'ga sho'ng'ishdan oldin, JavaScript'ning standart Number turining cheklovlarini tushunish muhimdir. JavaScript'dagi sonlar ikki karra aniqlikdagi 64 bitli ikkilik formatda (IEEE 754) ifodalanadi, bu esa ifodalanishi mumkin bo'lgan butun sonlarning cheklangan diapazonini ta'minlaydi. Aniqroq aytganda, JavaScript Number.MIN_SAFE_INTEGER (-9007199254740991) va Number.MAX_SAFE_INTEGER (9007199254740991) orasidagi butun sonlarni xavfsiz ifodalay oladi. Bu chegaralardan tashqarida, suzuvchi nuqtali sonlarning saqlanish usuli tufayli butun son qiymatlari aniqligini yo'qotishi mumkin. Bu cheklov turli xil stsenariylarda muammoli bo'lishi mumkin, jumladan:

• Kriptografik Ilovalar: Kriptografiya ko'pincha RSA shifrlashda ishlatiladigan tub sonlar kabi juda katta sonlarni o'z ichiga oladi. Ushbu amallar uchun standart Number turidan foydalanish aniqlikni yo'qotish tufayli xavfsizlik zaifliklariga olib kelishi mumkin.
• Moliyaviy Hisob-kitoblar: Moliyaviy ilovalarda aniq hisob-kitoblar juda muhimdir. Number turi tomonidan kiritilgan yaxlitlash xatolari, ayniqsa katta summalar yoki murakkab foiz hisob-kitoblari bilan ishlaganda, jiddiy tafovutlarga olib kelishi mumkin. Masalan, ko'p yillar davomida katta kredit bo'yicha foizlarni hisoblashni ko'rib chiqing.
• Ilmiy Hisoblashlar: Ko'pgina ilmiy hisoblashlar juda katta yoki juda kichik sonlar bilan ishlashni o'z ichiga oladi. Aniq natijalarni ta'minlash uchun bu hisob-kitoblarda aniqlik juda muhimdir. Astronomiya yoki zarrachalar fizikasi sohasidagi hisob-kitoblarni ko'rib chiqing.
• Katta ID'lar Bilan Ishlash: Ijtimoiy media platformalari yoki elektron tijorat veb-saytlari kabi noyob ID'larni yaratadigan tizimlar oxir-oqibat Number turining xavfsiz butun son chegarasidan oshib ketishi mumkin. BigInt'lar ushbu ID'larning noyob va aniq bo'lib qolishini ta'minlaydi.

Masalan, agar siz Number.MAX_SAFE_INTEGER dan katta sonlar ustida matematik amallarni bajarishga harakat qilsangiz, kutilmagan natijalarga duch kelishingiz mumkin:

            
console.log(Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1); // Chiqish: 9007199254740992
console.log(Number.MAX_SAFE_INTEGER + 2); // Chiqish: 9007199254740992 (noto'g'ri!)

            

              
                Copy
              
            
          

Bu ixtiyoriy o'lchamdagi butun sonlarni aniq ifodalay oladigan va ular bilan ishlay oladigan ma'lumotlar turiga bo'lgan ehtiyojni ko'rsatadi.

JavaScript BigInt Bilan Tanishtiruv

BigInt - bu JavaScript'ning ixtiyoriy aniqlikdagi butun sonlarni ifodalash usulini ta'minlaydigan o'rnatilgan ma'lumotlar turidir. Number turidan farqli o'laroq, BigInt o'lchamidan qat'i nazar, har qanday butun sonni aniqligini yo'qotmasdan to'g'ri ifodalay oladi. Bu uni katta sonlar bilan aniq hisob-kitoblarni talab qiladigan ilovalar uchun ideal qiladi.

BigInt'larni Yaratish

JavaScript'da BigInt qiymatlarini yaratishning ikkita asosiy usuli mavjud:

1. BigInt() konstruktoridan foydalanish: BigInt() konstruktoriga son yoki satr uzatib, BigInt yaratishingiz mumkin.
2. Son literali oxiriga n qo'shish: Shuningdek, butun son literali oxiriga n qo'shimchasini qo'shib, BigInt yaratishingiz mumkin.

Mana bir nechta misollar:

            
const bigInt1 = BigInt(12345678901234567890); // BigInt() konstruktoridan foydalanish
const bigInt2 = 98765432109876543210n; // Son literali oxiriga 'n' qo'shish

console.log(bigInt1); // Chiqish: 12345678901234567890n
console.log(bigInt2); // Chiqish: 98765432109876543210n

console.log(typeof bigInt1); // Chiqish: bigint
console.log(typeof bigInt2); // Chiqish: bigint

            

              
                Copy
              
            
          

E'tibor bering, typeof operatori BigInt qiymatlari uchun "bigint" ni qaytaradi, bu ularni "number" turidan ajratib turadi.

BigInt Amallari

BigInt qo'shish, ayirish, ko'paytirish, bo'lish va darajaga ko'tarish kabi siz kutgan standart arifmetik operatorlarning ko'pini qo'llab-quvvatlaydi. Biroq, yodda tutish kerak bo'lgan ba'zi muhim jihatlar mavjud:

• BigInt va Number'larni Aralashtirish: Siz BigInt va Number qiymatlari o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri arifmetik amallarni bajara olmaysiz. Amalni bajarishdan oldin Numberni aniq ravishda BigIntga o'zgartirishingiz kerak.
• Bo'lish: BigInt bilan bo'lish nolga qarab qisqartiradi. Bu natijaning har qanday kasr qismi tashlab yuborilishini anglatadi.
• Bitli Operatorlar: BigInt & (VA), | (YOKI), ^ (ISTISNO YOKI), ~ (INKOR), << (chapga siljitish) va >> (o'ngga siljitish) kabi bitli operatorlarni qo'llab-quvvatlaydi.

Mana BigInt amallariga ba'zi misollar:

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

console.log(a + b); // Chiqish: 15n
console.log(a - b); // Chiqish: 5n
console.log(a * b); // Chiqish: 50n
console.log(a / b); // Chiqish: 2n (nolga qarab qisqartiradi)
console.log(a ** b); // Chiqish: 100000n (darajaga ko'tarish)
console.log(a % b); // Chiqish: 0n (qoldiq)

// BigInt va Number'ni aralashtirish aniq o'zgartirishni talab qiladi
const c = 10;
console.log(a + BigInt(c)); // Chiqish: 20n

// Bitli amallar
const d = 12n; // ikkilik sanoq tizimida 1100
const e = 5n;  // ikkilik sanoq tizimida 0101

console.log(d & e); // Chiqish: 4n (ikkilik sanoq tizimida 0100 - VA)
console.log(d | e); // Chiqish: 13n (ikkilik sanoq tizimida 1101 - YOKI)
console.log(d ^ e); // Chiqish: 9n (ikkilik sanoq tizimida 1001 - ISTISNO YOKI)
console.log(~d);  // Chiqish: -13n (INKOR)
console.log(d << 1n); // Chiqish: 24n (Chapga Siljitish)
console.log(d >> 1n); // Chiqish: 6n (O'ngga Siljitish)

            

              
                Copy
              
            
          

Taqqoslash Operatorlari

Siz BigInt qiymatlarini boshqa BigInt qiymatlari yoki Number qiymatlari bilan taqqoslash uchun standart taqqoslash operatorlaridan (==, !=, <, >, <=, >=) foydalanishingiz mumkin. BigInt va Number'ni taqqoslaganda, JavaScript Number'ni BigInt'ga o'zgartirishga harakat qiladi. Agar Number xavfsiz butun son diapazonidan tashqarida bo'lsa, potentsial aniqlikni yo'qotishdan ehtiyot bo'ling.

            
const x = 10n;
const y = 5n;
const z = 10;

console.log(x > y);   // Chiqish: true
console.log(x < y);   // Chiqish: false
console.log(x == z);  // Chiqish: true (Number 10 BigInt 10n ga o'zgartiriladi)
console.log(x === BigInt(z)); // Chiqish: true (qat'iy tenglik)
console.log(x != y);   // Chiqish: true

const largeNumber = Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1;
const largeBigInt = BigInt(largeNumber);

console.log(largeNumber == largeBigInt); // Chiqish: true (O'zgartirish sodir bo'ladi, aniqlik yo'qolishi mumkin).

            

              
                Copy
              
            
          

Turni O'zgartirish va Yopiq Konvertatsiyalar

BigInt qiymatlari Number qiymatlari bilan taqqoslanishi mumkin bo'lsa-da, yopiq turni o'zgartirishdan xabardor bo'lish muhimdir. Number BigInt bilan taqqoslashda ishlatilganda, JavaScript dvigateli Numberni BigIntga o'zgartirishga harakat qiladi. Agar son xavfsiz butun son diapazonidan tashqarida bo'lsa, bu kutilmagan natijalarga olib kelishi mumkin. Iloji boricha yopiq konvertatsiyalardan saqlaning.

Mo'ljallangan qiymatlar bilan ishlayotganingizga ishonch hosil qilish va potentsial aniqlik muammolaridan qochish uchun BigInt() bilan aniq konvertatsiyalardan foydalanish odatda tavsiya etiladi.

            
console.log(10n == 10); // true (10 BigInt ga o'zgartiriladi)
console.log(10n === 10); // false (qat'iy tenglik turni ham tekshiradi)

// Katta sonlar bilan ehtiyot bo'ling:
const largeNum = Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1;
const largeBig = BigInt(largeNum);

console.log(largeNum == largeBig); // true (o'zgartirish va potentsial aniqlik muammolari tufayli)

            

              
                Copy
              
            
          

Cheklovlar va Mulohazalar

BigInt katta butun sonlar bilan ishlashning kuchli usulini taqdim etsa-da, uning cheklovlaridan xabardor bo'lish muhimdir:

• Math Obyektida To'g'ridan-to'g'ri Qo'llab-quvvatlanmasligi: JavaScript'dagi Math obyekti BigInt qiymatlarini to'g'ridan-to'g'ri qo'llab-quvvatlamaydi. Siz Math.sqrt() yoki Math.pow() kabi usullarni to'g'ridan-to'g'ri BigInt bilan ishlata olmaysiz. Siz maxsus funksiyalarni amalga oshirishingiz yoki BigIntga mos ekvivalentlarni taqdim etadigan kutubxonalardan foydalanishingiz kerak bo'ladi.
• Ishlash Samaradorligi: BigInt bilan amallar standart Number qiymatlari bilan amallarga qaraganda sekinroq bo'lishi mumkin, ayniqsa hisoblash jihatidan intensiv vazifalar uchun. Ishlash samaradorligi muhim bo'lgan ilovalarda BigIntdan foydalanganda uning ishlashga ta'sirini hisobga oling.
• JSON Serializatsiyasi: BigInt qiymatlarini JSON.stringify() yordamida to'g'ridan-to'g'ri JSON formatiga o'tkazib bo'lmaydi. Ularni serializatsiya qilishdan oldin satrlarga o'zgartirishingiz va qabul qiluvchi tomonda ularni qayta BigInt qiymatlariga aylantirishingiz kerak bo'ladi.
• Brauzer Mosligi: BigInt zamonaviy brauzerlarda keng qo'llab-quvvatlansa-da, eski brauzerlar uni qo'llab-quvvatlamasligi mumkin. Eski muhitlar uchun tegishli zaxira variantlari yoki polifillarni taqdim etganingizga ishonch hosil qiling.

BigInt'ning Haqiqiy Hayotdagi Qo'llanilishi

BigInt katta butun sonlar bilan ishlash muhim bo'lgan turli sohalarda ko'plab qo'llanilishlarga ega. Mana bir nechta e'tiborga loyiq misollar:

Kriptografiya

Kriptografiya katta tub sonlarga va murakkab matematik amallarga qattiq tayanadi. BigInt ma'lumotlarni shifrlash va deshifrlash uchun juda katta tub sonlarni yaratish va ular bilan ishlashni o'z ichiga olgan RSA kabi kriptografik algoritmlarni amalga oshirish uchun zarurdir.

Misol: RSA Kalitini Yaratish

RSA ikkita katta tub sonni, p va q ni tanlashni va ularning ko'paytmasi n = p * q ni hisoblashni o'z ichiga oladi. RSA xavfsizligi n ni p va q ga ajratish qiyinligiga bog'liq. BigInt ushbu katta tub sonlarni ifodalash va kerakli hisob-kitoblarni bajarish uchun juda muhimdir.

Moliyaviy Ilovalar

Moliyaviy ilovalar ko'pincha katta pul summalar, murakkab foiz hisob-kitoblari va aniq kasr qiymatlari bilan ishlashni o'z ichiga oladi. BigIntning o'zi faqat butun sonlar bilan ishlasa-da, uni aniq hisob-kitoblarni ta'minlash va yaxlitlash xatolarini oldini olish uchun boshqa usullar (masalan, qiymatlarni masshtablash) bilan birgalikda ishlatish mumkin. Bu, ayniqsa, yuqori qiymatli tranzaksiyalar yoki katta kreditlar bo'yicha murakkab foizlarni hisoblash kabi uzoq muddatli investitsiyalar bilan ishlashda muhimdir.

Misol: Murakkab Foizlarni Hisoblash

Uzoq davr mobaynida murakkab foizlarni aniq hisoblash aniq hisob-kitoblarni talab qiladi. Agar siz juda katta asosiy summalar bilan ishlayotgan bo'lsangiz, oddiy JavaScript sonlaridan foydalanish noaniqliklarga olib kelishi mumkin. Asosiy summani ifodalash uchun (kasr qismlarni ifodalash uchun mos omil bilan masshtablangan) BigIntdan foydalanish aniqroq natijalarni berishi mumkin.

Ilmiy Hisoblashlar

Ilmiy hisoblashlar ko'pincha juda katta yoki juda kichik sonlar bilan, shuningdek, yuqori aniqlikdagi hisob-kitoblar bilan ishlashni o'z ichiga oladi. BigInt aniq butun sonli ifodalash zarur bo'lgan simulyatsiyalar, modellashtirish va ma'lumotlarni tahlil qilishda ishlatilishi mumkin. Masalan, astronomik hodisalarni simulyatsiya qilishda siz ulkan masofalar yoki massalarni butun sonlar yordamida ifodalashingiz kerak bo'lishi mumkin.

Misol: Astronomik Hodisalarni Simulyatsiya Qilish

Astronomik hodisalarni simulyatsiya qilishda, tortishish kuchlari yoki orbital mexanikaga oid hisob-kitoblarni bajarish uchun ulkan masofalar va massalarni butun sonlar sifatida ifodalashingiz kerak bo'lishi mumkin. BigInt bu qiymatlarni aniqlikni yo'qotmasdan ifodalash imkonini beradi.

Blokcheyn Texnologiyasi

Blokcheyn texnologiyasi va kriptovalyutalar kriptografik amallarga va katta sonlar bilan xavfsiz ishlashga tayanadi. BigInt blokcheyn tizimida hisob balansi, tranzaksiya miqdori va boshqa muhim ma'lumotlarni ifodalash uchun zarurdir.

Misol: Kriptovalyuta Tranzaksiyalarini Bajarish

Kriptovalyuta tranzaksiyalari ko'pincha o'tkazilayotgan kriptovalyuta miqdorini ifodalovchi juda katta sonlarni o'z ichiga oladi. BigInt bu miqdorlarni aniq ifodalash va moliyaviy nomuvofiqliklarga olib kelishi mumkin bo'lgan har qanday aniqlik yo'qolishining oldini olish uchun ishlatiladi.

Noyob ID Yaratish

Ijtimoiy media platformalari, elektron tijorat veb-saytlari yoki taqsimlangan ma'lumotlar bazalari kabi noyob ID'larni yaratadigan tizimlar oxir-oqibat JavaScript'ning Number turining xavfsiz butun son chegarasidan oshib ketishi mumkin. BigInt bu ID'larning noyob va aniq bo'lib qolishini ta'minlaydi, to'qnashuvlar va ma'lumotlar yaxlitligi muammolarini oldini oladi.

Misol: Foydalanuvchi ID'larini Yaratish

Millionlab foydalanuvchilarga ega bo'lgan ijtimoiy media platformasi har bir foydalanuvchi uchun noyob ID'larni yaratishi kerak. Agar platforma avtomatik ortib boruvchi butun sonlarga tayansa, u oxir-oqibat Number.MAX_SAFE_INTEGER chegarasiga yetishi mumkin. BigIntga o'tish platformaga to'qnashuv xavfisiz noyob ID'larni yaratishni davom ettirish imkonini beradi.

BigInt'dan Foydalanishning Eng Yaxshi Amaliyotlari

Loyihalaringizda BigIntdan samarali foydalanish uchun quyidagi eng yaxshi amaliyotlarni ko'rib chiqing:

• BigIntdan faqat zarur bo'lganda foydalaning: Standart Number turi bilan samarali bajarilishi mumkin bo'lgan oddiy butun sonli amallar uchun BigIntdan foydalanishdan saqlaning. BigInt amallari sekinroq bo'lishi mumkin, shuning uchun ulardan oqilona foydalaning.
• Qiymatlarni aniq o'zgartiring: BigInt va Number qiymatlari o'rtasida amallar bajarayotganda, BigInt() konstruktoridan foydalanib, Numberni aniq ravishda BigIntga o'zgartiring. Bu yopiq turni o'zgartirish va potentsial aniqlik muammolaridan saqlaydi.
• Bo'lishni ehtiyotkorlik bilan bajaring: Yodingizda tuting, BigInt bilan bo'lish nolga qarab qisqartiradi. Agar kasr qismlarni saqlab qolishingiz kerak bo'lsa, qiymatlarni mos ravishda masshtablashni yoki ixtiyoriy aniqlikdagi o'nlik arifmetikani qo'llab-quvvatlaydigan kutubxonadan foydalanishni ko'rib chiqing.
• JSON serializatsiyasiga e'tiborli bo'ling: BigInt qiymatlarini JSON formatiga o'tkazayotganda, ularni .toString() usuli yordamida satrlarga aylantiring. Qabul qiluvchi tomonda satrlarni qayta BigInt qiymatlariga aylantiring.
• Eski brauzerlar uchun zaxira variantlarini taqdim eting: Agar ilovangiz BigIntni tabiiy ravishda qo'llab-quvvatlamaydigan eski brauzerlarni qo'llab-quvvatlashi kerak bo'lsa, polifilldan foydalanishni yoki BigIntga tayanmaydigan muqobil mantiqni taqdim etishni ko'rib chiqing.
• Kodingizni hujjatlashtiring: Kodingizda BigIntdan foydalanishni aniq hujjatlashtiring, nima uchun u zarurligini va qanday ishlatilayotganini tushuntiring. Bu boshqa dasturchilarga kodingizni tushunishga va potentsial muammolardan qochishga yordam beradi.

BigInt'ga Alternativalar

BigInt JavaScript'da ixtiyoriy aniqlikdagi butun sonlar bilan ishlashning standart usuli bo'lsa-da, shunga o'xshash funksionallikni taklif qiladigan, ko'pincha qo'shimcha xususiyatlar yoki ishlashni optimallashtirishga ega bo'lgan muqobil kutubxonalar mavjud:

• bignumber.js: Ixtiyoriy aniqlikdagi o'nlik va o'nlik bo'lmagan arifmetika uchun mashhur kutubxona. U yuqori aniqlik bilan matematik amallarni bajarish uchun keng qamrovli funksiyalar to'plamini taqdim etadi.
• decimal.js: Aniq va bashorat qilinadigan natijalarni ta'minlashga qaratilgan ixtiyoriy aniqlikdagi o'nlik arifmetika uchun yana bir kutubxona.
• jsbn: Katta butun sonlar uchun asosiy arifmetik amallarni taqdim etadigan JavaScript Katta Sonlar kutubxonasi. Bu faqat asosiy BigInt funksionalligini talab qiladigan ilovalar uchun yengil variant.

Ushbu kutubxonalar ko'pincha quyidagi xususiyatlarni taqdim etadi:

• O'nlik arifmetikani qo'llab-quvvatlash (ixtiyoriy aniqlikdagi kasr qiymatlari bilan ishlash uchun)
• Moslashtirilgan yaxlitlash rejimlari
• Ishlash samaradorligini optimallashtirish
• Qo'shimcha matematik funksiyalar (masalan, kvadrat ildiz, logarifmlar)

Xulosa

BigInt - bu JavaScript'ga kuchli qo'shimcha bo'lib, dasturchilarga ixtiyoriy aniqlikdagi butun sonlar bilan ishlash imkonini beradi. U standart Number turining cheklovlarini hal qiladi va kriptografiya, moliyaviy ilovalar, ilmiy hisoblashlar va blokcheyn texnologiyasi kabi sohalarda yangi imkoniyatlarni ochadi. BigInt tushunchalari, eng yaxshi amaliyotlari va cheklovlarini tushunib, siz uni loyihalaringizda samarali ishlatishingiz va katta sonlar bilan aniq hisob-kitoblarni ta'minlashingiz mumkin.

JavaScript rivojlanishda davom etar ekan, BigInt zamonaviy dasturiy ta'minot ishlab chiqish talablariga javob berishda tobora muhim rol o'ynashi mumkin. Ushbu ma'lumotlar turini o'zlashtirish katta sonlar bilan aniq hisob-kitoblarni talab qiladigan mustahkam va ishonchli ilovalar yaratishni istagan har qanday JavaScript dasturchisi uchun qimmatli ko'nikmadir.

Qo'shimcha O'quv Resurslari

• MDN Web Docs: BigInt
• TC39 Taklifi: ECMAScript Taklifi: BigInt
• bignumber.js: bignumber.js