面试题：JavaScript复杂算术表达式性能优化与测试

Question

有一个复杂的JavaScript算术表达式，包含大量的嵌套括号、多种运算符以及函数调用，例如 `((1 + Math.sin(2)) * (3 - Math.cos(4))) / (5 + Math.tan(6))`。你如何优化这个表达式的性能，并通过性能测试验证优化效果？阐述优化思路和性能测试步骤，同时给出关键代码。

Answer 1

优化思路

1. 减少函数调用次数：如果某些函数调用的结果在表达式中多次使用，可以将其结果提前计算并存储在变量中，避免重复计算。例如，对于 Math.sin(2)，可以提前计算并赋值给一个变量，后续直接使用该变量。
2. 合理利用括号明确运算顺序：确保表达式按照预期的顺序进行计算，避免因默认运算优先级导致的不必要计算。
3. 避免中间结果的不必要存储：如果中间结果不会被多次使用，不需要特意存储，直接在表达式中使用即可。

性能测试步骤

1. 选择性能测试工具：例如 benchmark.js，它是一个简单、高精度的JavaScript基准测试套件。
2. 编写测试用例：准备优化前和优化后的表达式作为不同的测试用例。
3. 运行测试：使用性能测试工具运行测试用例，并记录测试结果。
4. 分析结果：比较优化前和优化后的性能数据，判断优化是否有效。

关键代码

1. 优化前的表达式

const originalExpression = () => ((1 + Math.sin(2)) * (3 - Math.cos(4))) / (5 + Math.tan(6));

2. 优化后的表达式

const optimizedExpression = () => {
    const sinValue = Math.sin(2);
    const cosValue = Math.cos(4);
    const tanValue = Math.tan(6);
    return ((1 + sinValue) * (3 - cosValue)) / (5 + tanValue);
};

3. 使用benchmark.js进行性能测试

const Benchmark = require('benchmark');
const suite = new Benchmark.Suite;

suite
.add('Original Expression', originalExpression)
.add('Optimized Expression', optimizedExpression)
// 添加监听事件
.on('cycle', function(event) {
    console.log(String(event.target));
})
.on('complete', function() {
    console.log('Fastest is'+ this.filter('fastest').map('name'));
})
// 运行测试
.run({ 'async': true });