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  • 关于不使用第三个变量交换2个变量的值

       今天去面遇到了这个问题,汗 直接就跪了,百思不得其解,回来后立马搜了一下,发现这个问题也是有很多答案的。这又给我上了一课,面试前应该多搜点面试题做做。说多了都是泪啊。

      废话不提了,说说我搜到的集中比较流行的做法吧。

      1  算术运算

    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=10;b=10
    它的原理是:把a、b看做数轴上的点,围绕两点间的距离来进行计算。
    具体过程:第一句“a=b-a”求出ab两点的距离,并且将其保存在a中;第二句“b=b-a”求出a到原点的距离(b到原点的距离与ab两点距离之差),并且将其保存在b中;第三句“a=b+a”求出b到原点的距离(a到原点距离与ab两点距离之和),并且将其保存在a中。完成交换。
    此算法与标准算法相比,多了三个计算的过程,但是没有借助临时变量。(以下称为算术算法)
    缺点:是只能用于数字类型,字符串之类的就不可以了。a+b有可能溢出(超出int的范围),溢出是相对的, +了溢出了,-回来不就好了,所以溢出不溢出没关系,就是不安全。

    因为:b +a向上溢出后,后面的两次b - a又会向下溢出,又溢回来了:)

    MSDN也说得很清楚:对于不用任何 checked 或 unchecked 运算符或语句括起来的非常数表达式(在运行时计算的表达式),除非外部因素(如编译器开关和执行环境配置)要求 checked 计算,否则默认溢出检查上下文为 unchecked。

    即这种情况下默认是不检查溢出的,如果我们实在担心外部因素,大不了加个unchecked:

    unchecked

    {

       a = a + b;
      a= a - b;
      a = a -b;
    }

    所以:这个方法也是没问题的。

    2) 指针地址操作
    因为对地址的操作实际上进行的是整数运算,比如:两个地址相减得到一个整数,表示两个变量在内存中的储存位置隔了多少个字节;地址和一个整数相加即“a+10”表示以a为基地址的在a后10个a类数据单元的地址。所以理论上可以通过和算术算法类似的运算来完成地址的交换,从而达到交换变量的目的。即:
    int *a,*b; //假设
    *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
    通过以上运算a、b的地址真的已经完成了交换,且a指向了原先b指向的值,b指向原先a指向的值了吗?上面的代码可以通过编译,但是执行结果却令人匪夷所思!原因何在?
    首先必须了解,操作系统把内存分为几个区域:系统代码/数据区、应用程序代码/数据区、堆栈区、全局数据区等等。在编译源程序时,常量、全局变量等都放入全局数据区,局部变量、动态变量则放入堆栈区。这样当算法执行到“a=(int*)(b-a)”时,a的值并不是0x00000200h,而是要加上变量a所在内存区的基地址,实际的结果是:0x008f0200h,其中0x008f即为基地址,0200即为a在该内存区的位移。它是由编译器自动添加的。因此导致以后的地址计算均不正确,使得a,b指向所在区的其他内存单元。再次,地址运算不能出现负数,即当a的地址大于b的地址时,b-a<0,系统自动采用补码的形式表示负的位移,由此会产生错误,导致与前面同样的结果。
    有办法解决吗?当然!以下是改进的算法:
    if(a<b)
    {
    a=(int*)(b-a);
    b=(int*)(b-(int(a)&0x0000ffff));
    a=(int*)(b+(int(a)&0x0000ffff));
    }
    else
    {
    b=(int*)(a-b);
    a=(int*)(a-(int(b)&0x0000ffff));
    b=(int*)(a+(int(b)&0x0000ffff));
    }
    算法做的最大改进就是采用位运算中的与运算“int(a)&0x0000ffff”,因为地址中高16位为段地址,后16位为位移地址,将它和0x0000ffff进行与运算后,段地址被屏蔽,只保留位移地址。这样就原始算法吻合,从而得到正确的结果。
    此算法同样没有使用第三变量就完成了值的交换,与算术算法比较它显得不好理解,但是它有它的优点即在交换很大的数据类型时,它的执行速度比算术算法快。因为它交换的时地址,而变量值在内存中是没有移动过的。(以下称为地址算法)

    3) 位运算
    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;
    此算法能够实现是由异或运算的特点决定的,通过异或运算能够使数据中的某些位翻转,其他位不变。这就意味着任意一个数与任意一个给定的值连续异或两次,值不变。
     
    4)栈实现。不多解释了,栈和相关函数定义省去。
    int exchange(int x,int y)
    {
     stack S;
     push(S,x);
     push(S,y);
     x=pop(S);
     y=pop(S);
    }

    5

    x = y + (y = x) * 0;

    此方法最简洁,才一句话。(不过我还不是很理解,希望有大神能解释下)

    假如x和y是字符串:string x = "x",y = "y";

    1可以改装成:

    x = x + y;
    y = x.Substring(0, x.Length - y.Length);
    x = x.Substring(y.Length);

    5可以改装成:

    x = y + (y = x).Substring(0, 0);

    或:

    x = y + (y = x) == "" ? "" : "";


    以上算法均实现了不借助其他变量来完成两个变量值的交换,相比较而言算术算法和位算法计算量相当,地址算法中计算较复杂,却可以很轻松的实现大类型(比如自定义的类或结构)的交换,而前两种只能进行整形数据的交换(理论上重载“^”运算符,也可以实现任意结构的交换)。
    介绍这三种算法并不是要应用到实践当中,而是为了探讨技术,展示程序设计的魅力。从中可以看出,数学中的小技巧对程序设计而言具有相当的影响力,运用得当会有意想不到的神奇效果。而从实际的软件开发看,标准算法无疑是最好的,能够解决任意类型的交换问题
    汗颜啊,大部分都是网上找的方法,再次注明出处,大家也可以去看看原文
    参考文章
    http://www.cnblogs.com/zhucai/archive/2010/05/28/exchange-variable.html
    大部分是看网易这篇里的 讲的也详细
    http://blog.163.com/jian_xiong/blog/static/19193236320130604848997/
    看到有人说这问题是上学的时候拿来玩的,哎 瞬间感觉没有大学的孩子伤不起啊
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