不使用第三方變數交換兩個變數的值

2021-09-08 14:17:24 字數 2270 閱讀 9852

這需要進行位操作,必較麻煩的,

在學習程式語言和進行程式設計的時候,交換兩個變數的值是經常要使用的。通常我們的做法是(尤其是在學習階段):定義乙個新的變數,借助它完成交換。**如下:

int a,b;

a=10; b=15;

int t;

t=a; a=b; b=t;

這種演算法易於理解,特別適合幫助初學者了解電腦程式的特點,是賦值語句的經典應用。在實際軟體開發當中,此演算法簡單明瞭,不會產生歧義,便於程式設計師之間的交流,一般情況下碰到交換變數值的問題,都應採用此演算法(以下稱為標準演算法)。

1) 算術運算

簡單來說,就是通過普通的+和-運算來實現。**如下:

int a,b;

a=10;b=12;

a=b-a; //a=2;b=12

b=b-a; //a=2;b=10

a=b+a; //a=12;b=10

通過以上運算,a和b中的值就進行了交換。表面上看起來很簡單,但是不容易想到,尤其是在習慣標準演算法之後。

它的原理是:把a、b看做數軸上的點,圍繞兩點間的距離來進行計算。

具體過程:第一句「a=b-a」求出ab兩點的距離,並且將其儲存在a中;第二句「b=b-a」求出a到原點的距離(b到原點的距離與ab兩點距離之差),並且將其儲存在b中;第三句「a=b+a」求出b到原點的距離(a到原點距離與ab兩點距離之和),並且將其儲存在a中。完成交換。

此演算法與標準演算法相比,多了三個計算的過程,但是沒有借助臨時變數。(以下稱為算術演算法)

2) 指標位址操作

因為對位址的操作實際上進行的是整數運算,比如:兩個位址相減得到乙個整數,表示兩個變數在記憶體中的儲存位置隔了多少個位元組;位址和乙個整數相加即「a+10」表示以a為基位址的在a後10個a類資料單元的位址。所以理論上可以通過和算術演算法類似的運算來完成位址的交換,從而達到交換變數的目的。即:

int *a,*b; //假設

*a=new int(10);

*b=new int(20); //&a=0x00001000h,&b=0x00001200h

a=(int*)(b-a); //&a=0x00000200h,&b=0x00001200h

b=(int*)(b-a); //&a=0x00000200h,&b=0x00001000h

a=(int*)(b+int(a)); //&a=0x00001200h,&b=0x00001000h

通過以上運算a、b的位址真的已經完成了交換,且a指向了原先b指向的值,b指向原先a指向的值了嗎?上面的**可以通過編譯,但是執行結果卻令人匪夷所思!原因何在?

首先必須了解,作業系統把記憶體分為幾個區域:系統**/資料區、應用程式**/資料區、堆疊區、全域性資料區等等。在編譯源程式時,常量、全域性變數等都放入全域性資料區,區域性變數、動態變數則放入堆疊區。這樣當演算法執行到「a=(int*)(b-a)」時,a的值並不是0x00000200h,而是要加上變數a所在記憶體區的基位址,實際的結果是:0x008f0200h,其中0x008f即為基位址,0200即為a在該記憶體區的位移。它是由編譯器自動新增的。因此導致以後的位址計算均不正確,使得a,b指向所在區的其他記憶體單元。再次,位址運算不能出現負數,即當a的位址大於b的位址時,b-a<0,系統自動採用補碼的形式表示負的位移,由此會產生錯誤,導致與前面同樣的結果。

有辦法解決嗎?當然!以下是改進的演算法:

if(a3) 位運算

通過異或運算也能實現變數的交換,這也許是最為神奇的,請看以下**:

int a=10,b=12; //a=1010^b=1100;

a=a^b; //a=0110^b=1100;

b=a^b; //a=0110^b=1010;

a=a^b; //a=1100=12;b=1010;

此演算法能夠實現是由異或運算的特點決定的,通過異或運算能夠使資料中的某些位翻轉,其他位不變。這就意味著任意乙個數與任意乙個給定的值連續異或兩次,值不變。

即:a^b^b=a。將a=a^b代入b=a^b則得b=a^b^b=a;同理可以得到a=b^a^a=b;輕鬆完成交換。

以上三個演算法均實現了不借助其他變數來完成兩個變數值的交換,相比較而言算術演算法和位演算法計算量相當,位址演算法中計算較複雜,卻可以很輕鬆的實現大型別(比如自定義的類或結構)的交換,而前兩種只能進行整形資料的交換(理論上過載「^」運算子,也可以實現任意結構的交換)。

介紹這三種演算法並不是要應用到實踐當中,而是為了**技術,展示程式設計的魅力。從中可以看出,數學中的小技巧對程式設計而言具有相當的影響力,運用得當會有意想不到的神奇效果。而從實際的軟體開發看,標準演算法無疑是最好的,能夠解決任意型別的交換問題。

不使用第三方變數交換兩個變數的值

這需要進行位操作,必較麻煩的,在學習程式語言和進行程式設計的時候,交換兩個變數的值是經常要使用的。通常我們的做法是 尤其是在學習階段 定義乙個新的變數,借助它完成交換。如下 int a,b a 10 b 15 int t t a a b b t 這種演算法易於理解,特別適合幫助初學者了解電腦程式的特...

不使用第三方變數交換兩個變數的值

這需要進行位操作,必較麻煩的,在學習程式語言和進行程式設計的時候,交換兩個變數的值是經常要使用的。通常我們的做法是 尤其是在學習階段 定義乙個新的變數,借助它完成交換。如下 int a,b a 10 b 15 int t t a a b b t 這種演算法易於理解,特別適合幫助初學者了解電腦程式的特...

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