精读《Flip, Fibonacci, AllCombinations...》

解决 TS 问题的最好办法就是多练，这次解读 type-challenges Medium 难度 49~56 题。

精读

Flip

实现 Flip<T>，将对象 T 中 Key 与 Value 对调：

Flip<{ a: "x", b: "y", c: "z" }>; // {x: 'a', y: 'b', z: 'c'}
Flip<{ a: 1, b: 2, c: 3 }>; // {1: 'a', 2: 'b', 3: 'c'}
Flip<{ a: false, b: true }>; // {false: 'a', true: 'b'}

在 keyof 描述对象时可以通过 as 追加变形，所以这道题应该这样处理：

type Flip<T> = {
  [K in keyof T as T[K]]: K
}

由于 Key 位置只能是 String or Number，所以 T[K] 描述 Key 会显示错误，我们需要限定 Value 的类型：

type Flip<T extends Record<string, string | number>> = {
  [K in keyof T as T[K]]: K
}

但这个答案无法通过测试用例 Flip<{ pi: 3.14; bool: true }>，原因是 true 不能作为 Key。只能用字符串 'true' 作为 Key，所以我们得强行把 Key 位置转化为字符串：

// 本题答案
type Flip<T extends Record<string, string | number | boolean>> = {
  [K in keyof T as `${T[K]}`]: K
}

Fibonacci Sequence

用 TS 实现斐波那契数列计算：

type Result1 = Fibonacci<3> // 2
type Result2 = Fibonacci<8> // 21

由于测试用例没有特别大的 Case，我们可以放心用递归实现。JS 版的斐波那契非常自然，但 TS 版我们只能用数组长度模拟计算，代码写起来自然会比较扭曲。

首先需要一个额外变量标记递归了多少次，递归到第 N 次结束：

type Fibonacci<T extends number, N = [1]> = N['length'] extends T ? (
  // xxx
) : Fibonacci<T, [...N, 1]>

上面代码每次执行都判断是否递归完成，否则继续递归并把计数器加一。我们还需要一个数组存储答案，一个数组存储上一个数：

// 本题答案
type Fibonacci<
  T extends number,
  N extends number[] = [1],
  Prev extends number[] = [1],
  Cur extends number[] = [1]
> = N['length'] extends T
  ? Prev['length']
  : Fibonacci<T, [...N, 1], Cur, [...Prev, ...Cur]>

递归时拿 Cur 代替下次的 Prev，用 [...Prev, ...Cur] 代替下次的 Cur，也就是说，下次的 Cur 符合斐波那契定义。

AllCombinations

实现 AllCombinations<S> 对字符串 S 全排列：

type AllCombinations_ABC = AllCombinations<'ABC'>
// should be '' | 'A' | 'B' | 'C' | 'AB' | 'AC' | 'BA' | 'BC' | 'CA' | 'CB' | 'ABC' | 'ACB' | 'BAC' | 'BCA' | 'CAB' | 'CBA'

首先要把 ABC 字符串拆成一个个独立的联合类型，进行二次组合才可能完成全排列：

type StrToUnion<S> = S extends `${infer F}${infer R}`
  ? F | StrToUnion<R>
  : never

infer 描述字符串时，第一个指向第一个字母，第二个指向剩余字母；对剩余字符串递归可以将其逐一拆解为单个字符并用 | 连接：

StrToUnion<'ABC'> // 'A' | 'B' | 'C'

将 StrToUnion<'ABC'> 的结果记为 U，则利用对象转联合类型特征，可以制造出 ABC 在三个字母时的全排列：

{ [K in U]: `${K}${AllCombinations<never, Exclude<U, K>>}` }[U] // `ABC${any}` | `ACB${any}` | `BAC${any}` | `BCA${any}` | `CAB${any}` | `CBA${any}`

然而只要在每次递归时巧妙的加上 '' | 就可以直接得到答案了：

type AllCombinations<S extends string, U extends string = StrToUnion<S>> =
  | ''
  | { [K in U]: `${K}${AllCombinations<never, Exclude<U, K>>}` }[U] // '' | 'A' | 'B' | 'C' | 'AB' | 'AC' | 'BA' | 'BC' | 'CA' | 'CB' | 'ABC' | 'ACB' | 'BAC' | 'BCA' | 'CAB' | 'CBA'

为什么这么神奇呢？这是因为每次递归时都会经历 ''、'A'、'AB'、'ABC' 这样逐渐累加字符的过程，而每次都会遇到 '' | 使其自然形成了联合类型，比如遇到 'A' 时，会自然形成 'A' 这项联合类型，同时继续用 'A' 与 Exclude<'A' | 'B' | 'C', 'A'> 进行组合。

更精妙的是，第一次执行时的 '' 填补了全排列的第一个 Case。

最后注意到上面的结果产生了一个 Error："Type instantiation is excessively deep and possibly infinite"，即这样递归可能产生死循环，因为 Exclude<U, K> 的结果可能是 never，所以最后在开头修补一下对 never 的判否，利用之前学习的知识，never 不会进行联合类型展开，所以我们用 [never] 判断来规避：

// 本题答案
type AllCombinations<S extends string, U extends string = StrToUnion<S>> = [
  U
] extends [never]
  ? ''
  : '' | { [K in U]: `${K}${AllCombinations<never, Exclude<U, K>>}` }[U]

Greater Than

实现 GreaterThan<T, U> 判断 T > U:

GreaterThan<2, 1> //should be true
GreaterThan<1, 1> //should be false
GreaterThan<10, 100> //should be false
GreaterThan<111, 11> //should be true

因为 TS 不支持加减法与大小判断，看到这道题时就应该想到有两种做法，一种是递归，但会受限于入参数量限制，可能堆栈溢出，一种是参考 MinusOne 的特殊方法，用巧妙的方式构造出长度符合预期的数组，用数组 ['length'] 进行比较。

先说第一种，递归肯定要有一个递增 Key，拿 T U 先后进行对比，谁先追上这个数，谁就是较小的那个：

// 本题答案
type GreaterThan<T, U, R extends number[] = []> = T extends R['length']
  ? false
  : U extends R['length']
  ? true
  : GreaterThan<T, U, [...R, 1]>

另一种做法是快速构造两个长度分别等于 T U 的数组，用数组快速判断谁更长。构造方式不再展开，参考 MinusOne 那篇的方法即可，重点说下如何快速判断 [1, 1] 与 [1, 1, 1] 谁更大。

因为 TS 没有大小判断能力，所以拿到了 ['length'] 也没有用，我们得考虑 arr1 extends arr2 这种方式。可惜的是，长度不相等的数组，extends 永远等于 false:

[1,1,1,1] extends [1,1,1] ? true : false // false
[1,1,1] extends [1,1,1,1] ? true : false // false
[1,1,1] extends [1,1,1] ? true : false // true

但我们期望进行如下判断：

ArrGreaterThan<[1,1,1,1],[1,1,1]> // true
ArrGreaterThan<[1,1,1],[1,1,1,1]> // false
ArrGreaterThan<[1,1,1],[1,1,1]> // false

解决方法非常体现 TS 思维：既然俩数组相等才返回 true，那我们用 [...T, ...any] 进行补充判定，如果能判定为 true，就说明前者长度更短（因为后者补充几项后可以判等）：

type ArrGreaterThan<T extends 1[], U extends 1[]> = U extends [...T, ...any]
  ? false
  : true

这样一来，第二种答案就是这样的：

// 本题答案
type GreaterThan<T extends number, U extends number> = ArrGreaterThan<
  NumberToArr<T>,
  NumberToArr<U>
>

Zip

实现 TS 版 Zip 函数：

type exp = Zip<[1, 2], [true, false]> // expected to be [[1, true], [2, false]]

此题同样配合辅助变量，进行计数递归，并额外用一个类型变量存储结果：

// 本题答案
type Zip<
  T extends any[],
  U extends any[],
  I extends number[] = [],
  R extends any[] = []
> = I['length'] extends T['length']
  ? R
  : U[I['length']] extends undefined
  ? Zip<T, U, [...I, 0], R>
  : Zip<T, U, [...I, 0], [...R, [T[I['length']], U[I['length']]]]>

[...R, [T[I['length']], U[I['length']]]] 在每次递归时按照 Zip 规则添加一条结果，其中 I['length'] 起到的作用类似 for 循环的下标 i，只是在 TS 语法中，我们只能用数组的方式模拟这种计数。

IsTuple

实现 IsTuple<T> 判断 T 是否为元组类型（Tuple）:

type case1 = IsTuple<[number]> // true
type case2 = IsTuple<readonly [number]> // true
type case3 = IsTuple<number[]> // false

不得不吐槽的是，无论是 TS 内部或者词法解析都是更有效的判断方式，但如果用 TS 来实现，就要换一种思路了。

Tuple 与 Array 在 TS 里的区别是前者长度有限，后者长度无限，从结果来看，如果访问其 ['length'] 属性，前者一定是一个固定数字，而后者返回 number，用这个特性判断即可：

// 本题答案
type IsTuple<T> = [T] extends [never]
  ? false
  : T extends readonly any[]
  ? number extends T['length']
    ? false
    : true
  : false

其实这个答案是根据单测一点点试出来的，因为存在 IsTuple<{ length: 1 }> 单测用例，它可以通过 number extends T['length'] 的校验，但因为其本身不是数组类型，所以无法通过 T extends readonly any[] 的前置判断。

Chunk

实现 TS 版 Chunk:

type exp1 = Chunk<[1, 2, 3], 2> // expected to be [[1, 2], [3]]
type exp2 = Chunk<[1, 2, 3], 4> // expected to be [[1, 2, 3]]
type exp3 = Chunk<[1, 2, 3], 1> // expected to be [[1], [2], [3]]

老办法还是要递归，需要一个变量记录当前收集到 Chunk 里的内容，在 Chunk 达到上限时释放出来，同时也要注意未达到上限就结束时也要释放出来。

type Chunk<
  T extends any[],
  N extends number = 1,
  Chunked extends any[] = []
> = T extends [infer First, ...infer Last]
  ? Chunked['length'] extends N
    ? [Chunked, ...Chunk<T, N>]
    : Chunk<Last, N, [...Chunked, First]>
  : [Chunked]

Chunked['length'] extends N 判断 Chunked 数组长度达到 N 后就释放出来，否则把当前数组第一项 First 继续塞到 Chunked 数组，数组项从 Last 开始继续递归。

我们发现 Chunk<[], 1> 这个单测没过，因为当 Chunked 没有项目时，就无需成组了，所以完整的答案是：

// 本题答案
type Chunk<
  T extends any[],
  N extends number = 1,
  Chunked extends any[] = []
> = T extends [infer Head, ...infer Tail]
  ? Chunked['length'] extends N
    ? [Chunked, ...Chunk<T, N>]
    : Chunk<Tail, N, [...Chunked, Head]>
  : Chunked extends []
  ? Chunked
  : [Chunked]

Fill

实现 Fill<T, N, Start?, End?>，将数组 T 的每一项替换为 N：

type exp = Fill<[1, 2, 3], 0> // expected to be [0, 0, 0]

这道题也需要用递归 + Flag 方式解决，即定义一个 I 表示当前递归的下标，一个 Flag 表示是否到了要替换的下标，只要到了这个下标，该 Flag 就永远为 true：

type Fill<
  T extends unknown[],
  N,
  Start extends number = 0,
  End extends number = T['length'],
  I extends any[] = [],
  Flag extends boolean = I['length'] extends Start ? true : false
>

由于递归会不断生成完整答案，我们将 T 定义为可变的，即每次仅处理第一条，如果当前 Flag 为 true 就采用替换值 N，否则就拿原本的第一个字符：

type Fill<
  T extends unknown[],
  N,
  Start extends number = 0,
  End extends number = T['length'],
  I extends any[] = [],
  Flag extends boolean = I['length'] extends Start ? true : false
> = I['length'] extends End
  ? T
  : T extends [infer F, ...infer R]
  ? Flag extends false
    ? [F, ...Fill<R, N, Start, End, [...I, 0]>]
    : [N, ...Fill<R, N, Start, End, [...I, 0]>]
  : T

但这个答案没有通过测试，仔细想想发现 Flag 在 I 长度超过 Start 后就判定失败了，为了让超过后维持 true，在 Flag 为 true 时将其传入覆盖后续值即可：

// 本题答案
type Fill<
  T extends unknown[],
  N,
  Start extends number = 0,
  End extends number = T['length'],
  I extends any[] = [],
  Flag extends boolean = I['length'] extends Start ? true : false
> = I['length'] extends End
  ? T
  : T extends [infer F, ...infer R]
  ? Flag extends false
    ? [F, ...Fill<R, N, Start, End, [...I, 0]>]
    : [N, ...Fill<R, N, Start, End, [...I, 0], Flag>]
  : T

总结

讨论地址是：精读《Flip, Fibonacci, AllCombinations...》· Issue #432 · dt-fe/weekly

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