소개

나는 최근에 Mandelbrot 집합을 가지고 놀았는데, 복소수로 산술을 수행하는 방법에 대한 기억을 지워야 한다는 것을 의미했습니다. 멋진 JavaScript 클래스 도움말을 사용하여 그리스를 만들었습니다. 이제 작동합니다(상당히 무미건조한 설명이지만 유용했으면 합니다).

간단한 리프레셔

두 숫자를 곱하면 곱하는 숫자가 다음인지 여부에 따라 결과가 홀수 또는 짝수가 됩니다 .

-1 *  1 = -1
 1 * -1 = -1
 1 *  1 =  1
-1 * -1 =  1

i  ≔ √(-1)
∴ i² =  -1

복소수는 실수 부와 허수 부가 있는 숫자입니다 . 형식으로 작성됩니다 a + bi.

0i = 0수직선이 에서 만나기 때문에 0이러한 숫자를 그래프에 그릴 수 있습니다. 일반적으로 x축은 실수선이고 y축은 허수선입니다.

몇 가지 예

산수

당신은 복소수가 벡터와 많이 닮았다는 것을 알아차렸을 것입니다 i * i = -1. 모든 작업은 해당 주의 사항에 따라 조정되는 일반적인 벡터 작업일 뿐입니다.

암호

클래스 Complex생성자에는 두 개의 매개변수가 있습니다.

• real
• imaginary

export class Complex {
  constructor(real, imaginary) {
    this.real = real;
    this.imaginary = imaginary;
  }
}

/***
 * Generate a new <code>Complex(0,0)</code>
 * @returns {Complex}
 */
static zero = () => new Complex(0, 0);

/***
 * Returns a string in the form <code>a ± bi</code>.
 * @returns {string}
 */
toString() {
    const operator = this.imaginary < 0 ? '-' : '+';
    return `${this.real} ${operator} ${Math.abs(this.imaginary)}i`;
}

/***
 * Both <i>real</i> and <i>imaginary</i> parts are equal.
 * @param other
 * @returns {boolean}
 */
equals(other) {
 return this.real === other.real && this.imaginary === other.imaginary;
}

add(other) {
 return new Complex(
 this.real + other.real,
 this.imaginary + other.imaginary
 );
}

subtract(other) {
 return new Complex(
 this.real — other.real,
 this.imaginary — other.imaginary
 );
}

/***
 * Multiple this Complex with another.<br/>
 * <code>(a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i</code>
 * @param other
 * @returns {Complex}
 */
multiply(other) {
    return new Complex(
        this.real * other.real - this.imaginary * other.imaginary,
        this.real * other.imaginary + this.imaginary * other.real
    );
}

/***
 * <code>(a + bi) / (c + di) = [(ac + bd) / (c^2 + d^2)] + [(bc - ad) / (c^2 + d^2)]i<code>
 * @param other
 */
divide(other) {
    const otherMagnitudeSquared =
        other.real * other.real + other.imaginary * other.imaginary;
    const r =
        (this.real * other.real + this.imaginary * other.imaginary) /
        otherMagnitudeSquared;
    const i =
        (this.imaginary * other.real - this.real * other.imaginary) /
        otherMagnitudeSquared;

    return new Complex(r, i);
}

애플리케이션 클래스

export class Complex {
    constructor(real, imaginary) {
        this.real = real;
        this.imaginary = imaginary;
    }

    /***
     * Generate a new <code>Complex(0,0)</code>
     * @returns {Complex}
     */
    static zero = () => new Complex(0, 0);

    add(other) {
        return new Complex(
            this.real + other.real,
            this.imaginary + other.imaginary
        );
    }

    subtract(other) {
        return new Complex(
            this.real - other.real,
            this.imaginary - other.imaginary
        );
    }

    /***
     * Multiple this Complex with another.<br/>
     * <code>(a + bi)(c + di) = (ac - bd) + (ad + bc)i</code>
     * @param other
     * @returns {Complex}
     */
    multiply(other) {
        return new Complex(
            this.real * other.real - this.imaginary * other.imaginary,
            this.real * other.imaginary + this.imaginary * other.real
        );
    }

    /***
     * <code>(a + bi) / (c + di) = [(ac + bd) / (c^2 + d^2)] + [(bc - ad) / (c^2 + d^2)]i<code>
     * @param other
     */
    divide(other) {
        const otherMagnitudeSquared =
            other.real * other.real + other.imaginary * other.imaginary;
        const r =
            (this.real * other.real + this.imaginary * other.imaginary) /
            otherMagnitudeSquared;
        const i =
            (this.imaginary * other.real - this.real * other.imaginary) /
            otherMagnitudeSquared;

        return new Complex(r, i);
    }

    magnitude() {
        return Math.sqrt(
            this.real * this.real + this.imaginary * this.imaginary
        );
    }

    /***
     * Returns a string in the form <code>a ± bi</code>.
     * @returns {string}
     */
    toString() {
        const operator = this.imaginary < 0 ? '-' : '+';
        return `${this.real} ${operator} ${Math.abs(this.imaginary)}i`;
    }

    /***
     * Both <i>real</i> and <i>imaginary</i> parts are equal.
     * @param other
     * @returns {boolean}
     */
    equals(other) {
        return this.real === other.real && this.imaginary === other.imaginary;
    }
}

Vitest가 여기에 사용됩니다.

import { describe, it, expect } from 'vitest';
import { Complex } from './Complex.js';

describe('Calling zero()', () => {
    const zero = Complex.zero();
    it('should return 0 real part', () => {
        expect(zero.real).toBe(0);
    });

    it('should return 0 imaginary part', () => {
        expect(zero.imaginary).toBe(0);
    });
});

describe('Creating a new number', () => {
    const expectedReal = Math.random();
    const expectedImaginary = Math.random();

    const actual = new Complex(expectedReal, expectedImaginary);

    it(`should return the expected real part (${expectedReal})`, () => {
        expect(actual.real).toBe(expectedReal);
    });

    it(`should return the expected imaginary part (${expectedImaginary})`, () => {
        expect(actual.imaginary).toBe(expectedImaginary);
    });
});

it('Should correctly calculate the magnitude', () => {
    const dummyReal = Math.random();
    const dummyImaginary = Math.random();
    const expected = Math.sqrt(
        dummyReal * dummyReal + dummyImaginary * dummyImaginary
    );

    const actual = new Complex(dummyReal, dummyImaginary).magnitude();

    console.dir({ dummyReal, dummyImaginary, actual, expected });

    expect(actual).toBe(expected);
});

describe('Equality', () => {
    it('should return true when equal', () => {
        const complex1 = new Complex(Math.random(), Math.random());
        const complex2 = new Complex(complex1.real, complex1.imaginary);

        const actual = complex1.equals(complex2);

        expect(actual).toBe(true);
    });

    it('should return false when real part differs', () => {
        const complex1 = new Complex(Math.random(), Math.random());
        const complex2 = new Complex(complex1.real + 1, complex1.imaginary);

        const actual = complex1.equals(complex2);

        expect(actual).toBe(false);
    });

    it('should return true when equal', () => {
        const complex1 = new Complex(Math.random(), Math.random());
        const complex2 = new Complex(complex1.real, complex1.imaginary + 1);

        const actual = complex1.equals(complex2);

        expect(actual).toBe(false);
    });
});

describe('Arithmetic', () => {
    const complex1 = new Complex(6, 3);
    const complex2 = new Complex(7, -5);

    describe('Add', () => {
        const expectedReal = complex1.real + complex2.real;
        const expectedImaginary = complex1.imaginary + complex2.imaginary;

        const actual = complex1.add(complex2);

        it(`Real part should be ${expectedReal}`, () => {
            expect(actual.real).toBe(expectedReal);
        });

        it(`Imaginary part should be ${expectedImaginary}`, () => {
            expect(actual.imaginary).toBe(expectedImaginary);
        });
    });

    describe('Subtract', () => {
        const expectedReal = complex1.real - complex2.real;
        const expectedImaginary = complex1.imaginary - complex2.imaginary;

        const actual = complex1.subtract(complex2);

        it(`Real part should be ${expectedReal}`, () => {
            expect(actual.real).toBe(expectedReal);
        });

        it(`Imaginary part should be ${expectedImaginary}`, () => {
            expect(actual.imaginary).toBe(expectedImaginary);
        });
    });

    describe('Multiply', () => {
        const expectedReal = complex1.real + complex2.real;
        const expectedImaginary = complex1.imaginary + complex2.imaginary;

        const actual = complex1.add(complex2);

        it(`Real part should be ${expectedReal}`, () => {
            expect(actual.real).toBe(expectedReal);
        });

        it(`Imaginary part should be ${expectedImaginary}`, () => {
            expect(actual.imaginary).toBe(expectedImaginary);
        });
    });

    describe('Divide', () => {
        const expectedReal = 27 / 74;
        const expectedImaginary = 51 / 74;

        const actual = complex1.divide(complex2);
        it(`should have correct real`, () => {
            expect(actual.real).toBe(expectedReal);
        });

        it(`should have correct imaginary`, () => {
            expect(actual.imaginary).toBe(expectedImaginary);
        });
    });
});

describe('toString()', () => {
    it('for positive imaginary part', () => {
        const dummyReal = 1;
        const dummyImaginary = 1;

        const expected = `${dummyReal} + ${dummyImaginary}i`;

        const actual = new Complex(dummyReal, dummyImaginary).toString();

        expect(actual).toBe(expected);
    });

    it('for zero imaginary part', () => {
        const dummyReal = 1;
        const dummyImaginary = 0;

        const expected = `${dummyReal} + ${dummyImaginary}i`;

        const actual = new Complex(dummyReal, dummyImaginary).toString();

        expect(actual).toBe(expected);
    });

    it('for negative imaginary part', () => {
        const dummyReal = 1;
        const dummyImaginary = -1;

        const expected = `${dummyReal} - ${Math.abs(dummyImaginary)}i`;

        const actual = new Complex(dummyReal, dummyImaginary).toString();

        expect(actual).toBe(expected);
    });
});

나는 그 파생물을 재발견하는 것이 꽤 즐거웠다는 것을 인정해야 합니다. 나는 오랫동안 벡터 수학을 하지 않았습니다.

이것은 정확히 흥미로운 기사는 아니었고 매우 무미건조하지만 Mandelbrot 또는 Julia 세트 또는 복소수를 필요로 하는 모든 것을 가지고 놀고 싶다면 함수가 중요합니다.

읽어 주셔서 감사합니다.