JavaScript 核心对象深度解析：Math、Date 与 String

JavaScript 作为 Web 开发的核心语言，提供了丰富的内置对象来简化编程工作。本文将深入探讨三个重要的内置对象：Math、Date 和 String，通过详细的代码示例和综合案例帮助你全面掌握它们的用法。

一、Math 对象

Math 对象提供了一系列静态属性和方法，用于执行各种数学运算，无需实例化即可使用。

常用属性：

console.log(Math.PI);      // 圆周率: 3.141592653589793
console.log(Math.E);       // 自然常数: 2.718281828459045
console.log(Math.SQRT2);   // 根号2: 1.4142135623730951

常用方法：

// 1. 取整方法
console.log(Math.floor(3.9));    // 向下取整: 3
console.log(Math.ceil(3.1));     // 向上取整: 4
console.log(Math.round(3.5));    // 四舍五入: 4

// 2. 最值与绝对值
console.log(Math.max(10, 5, 20)); // 最大值: 20
console.log(Math.min(10, 5, 20)); // 最小值: 5
console.log(Math.abs(-10));       // 绝对值: 10

// 3. 幂运算与平方根
console.log(Math.pow(2, 3));      // 2的3次方: 8
console.log(Math.sqrt(16));       // 平方根: 4

// 4. 随机数生成
console.log(Math.random());       // 生成0-1之间的随机小数
// 生成1-10之间的随机整数
console.log(Math.floor(Math.random() * 10) + 1);

综合案例1：随机验证码生成器

function generateCode(length) {
  const chars = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789';
  let code = '';
  for (let i = 0; i < length; i++) {
    const randomIndex = Math.floor(Math.random() * chars.length);
    code += chars.charAt(randomIndex);
  }
  return code;
}

console.log(generateCode(6)); // 输出类似 "A3B7E9" 的随机验证码

 综合案例2：定义一个随机数生成函数

function getRandomNumber(min, max) {
  return Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
}

二、Date 对象

Date 对象用于处理日期和时间，提供了创建、操作和格式化日期的方法。

创建 Date 对象：

// 当前时间
const now = new Date();
console.log(now); // 输出当前日期时间，如: 2023-10-15T08:30:00.000Z

// 指定日期时间 (年, 月[0-11], 日, 时, 分, 秒, 毫秒)
const specificDate = new Date(2023, 9, 15, 8, 30, 0, 0);
console.log(specificDate); // 2023-10-15T00:30:00.000Z (注意月份是从0开始的)

// 从时间戳创建
const timestamp = 1634286600000; // 某个时间点的毫秒数
const dateFromTimestamp = new Date(timestamp);
console.log(dateFromTimestamp);

获取日期信息：

const date = new Date();
console.log(date.getFullYear());    // 年份: 2023
console.log(date.getMonth() + 1);   // 月份: 1-12 (注意要+1)
console.log(date.getDate());        // 日: 1-31
console.log(date.getDay());         // 星期: 0-6 (0是星期日)
console.log(date.getHours());       // 小时: 0-23
console.log(date.getMinutes());     // 分钟: 0-59
console.log(date.getSeconds());     // 秒: 0-59
console.log(date.getMilliseconds());// 毫秒: 0-999
console.log(date.getTime());        // 时间戳: 1970年1月1日至今的毫秒数

设置日期信息：

const date = new Date();
date.setFullYear(2024);     // 设置年份
date.setMonth(11);          // 设置月份 (11代表12月)
date.setDate(25);           // 设置日
date.setHours(14);          // 设置小时
date.setMinutes(30);        // 设置分钟
date.setSeconds(0);         // 设置秒
console.log(date);          // 输出: 2024-12-25T06:30:00.000Z

日期计算与比较：

// 计算未来7天的日期
const today = new Date();
const nextWeek = new Date(today);
nextWeek.setDate(today.getDate() + 7);
console.log(nextWeek);

// 比较两个日期
const date1 = new Date(2023, 0, 1);
const date2 = new Date(2023, 11, 31);
console.log(date1 < date2); // true
console.log(date1.getTime() - date2.getTime()); // 相差的毫秒数

日期格式化：

const date = new Date();

// 自定义格式化
function formatDate(date) {
  const year = date.getFullYear();
  const month = String(date.getMonth() + 1).padStart(2, '0');
  const day = String(date.getDate()).padStart(2, '0');
  return `${year}-${month}-${day}`;
}
console.log(formatDate(date)); // 输出: 2023-10-15

// 使用内置方法格式化
console.log(date.toLocaleDateString()); // 根据本地语言环境格式化日期
console.log(date.toISOString());        // 国际标准格式: 2023-10-15T08:30:00.000Z

综合案例：倒计时功能

function countdown(targetDate) {
  const now = new Date();
  const diff = targetDate.getTime() - now.getTime();

  // 计算剩余天数、小时、分钟和秒
  const days = Math.floor(diff / (1000 * 60 * 60 * 24));
  const hours = Math.floor((diff % (1000 * 60 * 60 * 24)) / (1000 * 60 * 60));
  const minutes = Math.floor((diff % (1000 * 60 * 60)) / (1000 * 60));
  const seconds = Math.floor((diff % (1000 * 60)) / 1000);

  return `${days}天 ${hours}小时 ${minutes}分 ${seconds}秒`;
}

// 计算距离2024年新年的倒计时
const newYear = new Date(2024, 0, 1);
console.log(countdown(newYear)); // 输出: "XX天 XX小时 XX分 XX秒"

三、String 对象：文本处理的全能工具

String 对象用于处理和操作文本数据，提供了丰富的字符串处理方法。

字符串基本操作：

const str = "Hello, World!";

// 字符串长度
console.log(str.length); // 13

// 访问字符
console.log(str[0]);       // 'H'
console.log(str.charAt(4)); // 'o'

// 字符串拼接
const firstName = "John";
const lastName = "Doe";
console.log(firstName + " " + lastName); // "John Doe"
console.log(`${firstName} ${lastName}`);  // 模板字符串: "John Doe"

 字符串查找与比较：

const str = "Hello, World!";

// 查找子字符串
console.log(str.indexOf("World"));    // 7 (第一次出现的位置)
console.log(str.lastIndexOf("o"));    // 8 (最后一次出现的位置)
console.log(str.includes("Hello"));   // true (是否包含子字符串)
console.log(str.startsWith("Hello")); // true (是否以...开头)
console.log(str.endsWith("!"));       // true (是否以...结尾)

// 比较字符串
const str1 = "apple";
const str2 = "banana";
console.log(str1.localeCompare(str2)); // -1 (按字母表顺序比较)

字符串修改与转换：

const str = "   Hello, World!   ";

// 大小写转换
console.log(str.toUpperCase()); // "   HELLO, WORLD!   "
console.log(str.toLowerCase()); // "   hello, world!   "

// 去除空白
console.log(str.trim()); // "Hello, World!"

// 替换子字符串
console.log(str.replace("World", "JavaScript")); // "   Hello, JavaScript!   "

// 分割字符串
const fruits = "apple,banana,orange";
console.log(fruits.split(",")); // ["apple", "banana", "orange"]

// 重复字符串
console.log("abc".repeat(3)); // "abcabcabc"

字符串提取与切片：

const str = "Hello, World!";

// 提取子字符串
console.log(str.substring(7, 12)); // "World" (从索引7到12，但不包含12)
console.log(str.substr(7, 5));     // "World" (从索引7开始，长度为5)
console.log(str.slice(7, 12));     // "World" (类似substring，但支持负数索引)
console.log(str.slice(-6, -1));    // "World" (负数索引从后往前数)

综合案例：字符串加密与解密

// 简单的凯撒密码加密
function encrypt(text, shift) {
  return text
    .split('')
    .map(char => {
      const code = char.charCodeAt(0);
      if (code >= 65 && code <= 90) {
        return String.fromCharCode(((code - 65 + shift) % 26) + 65);
      } else if (code >= 97 && code <= 122) {
        return String.fromCharCode(((code - 97 + shift) % 26) + 97);
      }
      return char;
    })
    .join('');
}

// 解密函数
function decrypt(text, shift) {
  return encrypt(text, 26 - shift); // 解密就是反向移位
}

const message = "Hello, World!";
const encrypted = encrypt(message, 3);
const decrypted = decrypt(encrypted, 3);

console.log(encrypted); // "Khoor, Zruog!"
console.log(decrypted); // "Hello, World!"

四、综合应用案例：生日计算器

结合上述三个对象，我们可以创建一个实用的生日计算器，它能计算用户的年龄、下一个生日还有多久，并生成个性化的生日祝福。

// 生日计算器
function birthdayCalculator(birthdayStr) {
  // 解析生日
  const [year, month, day] = birthdayStr.split('-').map(Number);
  const birthday = new Date(year, month - 1, day);
  
  // 计算年龄
  const today = new Date();
  let age = today.getFullYear() - birthday.getFullYear();
  const monthDiff = today.getMonth() - birthday.getMonth();
  
  if (monthDiff < 0 || (monthDiff === 0 && today.getDate() < birthday.getDate())) {
    age--;
  }
  
  // 计算下一个生日
  let nextBirthday = new Date(today.getFullYear(), birthday.getMonth(), birthday.getDate());
  if (nextBirthday < today) {
    nextBirthday.setFullYear(nextBirthday.getFullYear() + 1);
  }
  
  // 计算距离下一个生日的天数
  const oneDay = 24 * 60 * 60 * 1000; // 一天的毫秒数
  const daysUntilBirthday = Math.ceil((nextBirthday - today) / oneDay);
  
  // 生成随机祝福消息
  const messages = [
    "生日快乐！愿你的新一岁充满无限可能！",
    "又长了一岁，愿你越来越成熟，越来越优秀！",
    "新的一岁，愿你的生活如彩虹般绚丽多彩！",
    "生日快乐！愿你的梦想都能成真！"
  ];
  const randomIndex = Math.floor(Math.random() * messages.length);
  const birthdayMessage = messages[randomIndex];
  
  return {
    age,
    daysUntilBirthday,
    birthdayMessage,
    formattedBirthday: birthday.toLocaleDateString(),
    formattedNextBirthday: nextBirthday.toLocaleDateString()
  };
}

// 使用示例
const result = birthdayCalculator("1990-05-15");
console.log(`你出生于: ${result.formattedBirthday}`);
console.log(`你现在 ${result.age} 岁`);
console.log(`距离你下次生日还有 ${result.daysUntilBirthday} 天`);
console.log(`生日祝福: ${result.birthdayMessage}`);

总结

通过本文的介绍，我们深入了解了 JavaScript 中三个重要的内置对象：Math、Date 和 String。掌握这些对象的用法，能让你在处理数值计算、时间操作和文本处理时更加得心应手。在实际开发中，这些对象的方法往往会结合使用，帮助你构建出更强大、更高效的应用程序。希望本文的内容对你的 JavaScript 学习和开发有所帮助！