Optymalizacja prędkości za pomocą pamięci w JavaScript

Zdarzają się sytuacje, kiedy można poświęcić pamięć operacyjną w celu zwiększenia wydajności.

Spójrzmy na przykład. Poniższy kod znajduje liczby zaprzyjaźnione w podanym przedziale:

console.log(getFriendly(9000));

function getFriendly(range) {
	let res = [];
	
	for (let i = 1; i <= range; i++) {
		for (let j = 1; j < range; j++) {
			if (isFriendly(i, j)) {
				res.push([i, j]);
			}
		}
	}
	
	return res;
}

function isFriendly(num1, num2) {
	let sum1 = getSum(getOwnDivisors(num1));
	let sum2 = getSum(getOwnDivisors(num2));
	
	return sum1 == num2 && sum2 == num1;
}

function getOwnDivisors(num) {
	let res = [];
	
	for (let i = 1; i < num; i++) {
		if (num % i === 0) {
			res.push(i);
		}
	}
	
	return res;
}

function getSum(arr) {
	let sum = 0;
	
	for (let elem of arr) {
		sum += elem;
	}
	
	return sum;
}

Powyższy kod nie jest optymalny. Wykonuje bardzo dużo operacji i przy podanym przedziale do 9000 strona przeglądarki po prostu zawiesi się.

Problem tego kodu polega na tym, że dla każdej liczby obliczamy sumę jej dzielników bardzo wiele razy, tyle, ile wszystkich liczb sprawdzamy. Oznacza to, że w naszym przypadku dla dowolnej liczby suma jej dzielników zostanie znaleziona 9000 razy. Nic dziwnego, że wszystko się zawiesza.

Zoptymalizujmy to. Na początek stwórzmy funkcję, która bezpośrednio oblicza sumę dzielników, bez zapisywania ich w tablicy:

function getOwnDivisorsSum(num) {
	let sum = 0;
	
	for (let i = 1; i < num; i++) {
		if (num % i === 0) {
			sum += i;
		}
	}
	
	return sum;
}

Teraz nadszedł czas, aby poświęcić pamięć operacyjną. Stwórzmy funkcję, która z góry jeden raz obliczy sumę dzielników wszystkich liczb z zadanego przedziału i zapisze je w tablicy.

Wynikiem naszej funkcji będzie tablica, w której kluczem będzie liczba (o jeden mniejsza), a wartością - suma jej dzielników. Zaimplementujmy naszą funkcję:

function getAllSum(range) {
	let arr = [];
	
	for (let i = 1; i <= range; i++) {
		arr.push(getOwnDivisorsSum(i));
	}
	
	return arr;
}

Teraz, aby sprawdzić zaprzyjaźnienie, nie będziemy za każdym razem obliczać sumy dzielników liczb, a po prostu będziemy brać już obliczoną z tablicy:

function getFriendly(range) {
	let sums = getAllSum(range); // [1, 2, 6...]
	
	let res = [];
	
	for (let i = 0; i < sums.length; i++) {
		for (let j = i; j < sums.length; j++) {
			let sum1 = sums[i];
			let sum2 = sums[j];
			
			let num1 = i + 1;
			let num2 = j + 1;
			
			if (num1 == sum2 && num2 == sum1) {
				res.push([num1, num2]);
			}
		}
	}
	
	return res;
}

Zbierzmy wszystko razem i otrzymamy następujący kod:

console.log(getFriendly(9000));

function getFriendly(range) {
	let sums = getAllSum(range);
	
	let res = [];
	
	for (let i = 0; i < sums.length; i++) {
		for (let j = i; j < sums.length; j++) {
			let sum1 = sums[i];
			let sum2 = sums[j];
			
			let num1 = i + 1;
			let num2 = j + 1;
			
			if (num1 == sum2 && num2 == sum1) {
				res.push([num1, num2]);
			}
		}
	}
	
	return res;
}

function getAllSum(range) {
	let arr = [];
	
	for (let i = 1; i <= range; i++) {
		arr.push(getOwnDivisorsSum(i));
	}
	
	return arr;
}

function getOwnDivisorsSum(num) {
	let sum = 0;
	
	for (let i = 1; i < num; i++) {
		if (num % i === 0) {
			sum += i;
		}
	}
	
	return sum;
}

Poniższy kod znajduje liczby względnie pierwsze z podanego przedziału. Zoptymalizuj go:

console.log(getRelativelyPrime(10000));

function getRelativelyPrime(range) {
	let res = [];
	
	for (let i = 2; i <= range; i++) {
		for (let j = 2; j < range; j++) {
			if (isRelativelyPrime(i, j)) {
				res.push([i, j]);
			}
		}
	}
	
	return res;
}
function isRelativelyPrime(num1, num2) {
	let arr1 = getDivisors(num1);
	let arr2 = getDivisors(num2);
	let int  = getIntersect(arr1, arr2);
	
	if (int.length === 0) {
		return true;
	} else {
		return false;
	}
}
function getIntersect(arr1, arr2) {
	let result = [];
	
	for (let elem of arr1) {
		if (arr2.includes(elem)) {
			result.push(elem);
		}
	}
	
	return result;
}
function getDivisors(num) {
	let res = [];
	
	for (let i = 2; i <= num; i++) {
		if (num % i === 0) {
			res.push(i);
		}
	}
	
	return res;
}