交換兩個整型數的方法

交換兩個整型數是C/C++中最常見的操作。

實現這個操作的方法很多。

最基本的方法就是使用一個臨時變量，具體的代碼如下：

 
           int a,b; 
           
 
           int tmp; 
           
 tmp=a; 
           
 a=b; 
           
 b=tmp; 
          

 如果以函數的形式寫出來的話就是：

 
           void swap( 
           int *a, 
           int *b) 
           
 { 
           
 
           int tmp; 
           
 tmp=*a; 
           
 *a=*b; 
           
 *b=tmp; 
           
 } 
          

 在C++中，可以使用引用來實現的比較優雅：

 
           void swap( 
           int& a, 
           int &b) 
           
 { 
           
 
           int tmp; 
           
 tmp=a; 
           
 a=b; 
           
 b=tmp; 
           
 } 
          

 另外，還經常出現的一種情況是不使用臨時變量來交換兩個整型數，一般常見的方法有兩種：加法和異或運算，具體如下表所示：

void swap1( int& x, int& y) { x=x+y; y=x-y; x=x-y; }	void swap2( int &x, int &y) { x=x-y; y=x+y; x=y-x; }	void swap3( int& x, int& y) { x ^= y; y ^= x; x ^= y; }
x和y同號的情況下容易溢出	x和y異號的情況下容易溢出

左邊的兩種交換也存在問題就是整數的溢出。

還有一種情況就是輸入是swap(a,a)的情況。這樣的話就會出問題。

所以更嚴謹的做法如下：

void swap4( int &x, int &y) { if(x==y) return ; if((x> 0&&y> 0)||(x< 0&&y< 0)) { x=x-y; y=x+y; x=y-x; } else{ x=x+y; y=x-y; x=x-y; } }	void swap5( int &x, int &y) { if(x==y) return; x^=y; y^=x; x^=y; }
	void swap7( int &x, int &y) { if(x==y) return; y=x+y-(x=y); }

 引申：

在C++中支持模板操作，所以，可以利用這個寫一個通用的swap操作：

           template < 
          class T> 
          
 
          void swap ( T& a, T& b )   
          
 {   
          
 T c(a);  
          
 a=b;  
          
 b=c;   
          
 }  
         

 這個其實是C++標准模板庫中函數。該函數可以交換任意兩個類型：

 
          // 
           swap algorithm example 
          
 #include <iostream> 
          
 #include <algorithm> 
          
 #include <vector> 
          
 
          using  
          namespace std; 
          
 
          int main () { 
          
    
          int x= 
          10, y= 
          20;                          
          // 
           x:10 y:20 
          
   swap(x,y);                               
          // 
           x:20 y:10 
          
  
          
   vector< 
          int> first ( 
          4,x), second ( 
          6,y);   
          // 
           first:4x20 second:6x10 
          
   swap(first,second);                      
          // 
           first:6x10 second:4x20 
          
  
          
   cout <<  
          " 
          first contains: 
          "; 
          
    
          for (vector< 
          int>::iterator it=first.begin(); it!=first.end(); ++it) 
          
     cout <<  
          " 
            
          " << *it; 
          
 
          // 
          first contains: 10 10 10 10 10 10 
          
   cout << endl; 
          
    
          return  
          0; 
          
 } 
         

 除此之外，在標准C++中string,vector,map,set等容器都是有swap函數的。

 下面是一些簡單的例子：

 

// swap strings #include <iostream> #include < string> using namespace std; main () { string buyer ( " money "); string seller ( " goods "); cout << " Before swap, buyer has " << buyer; cout << " and seller has " << seller << endl; seller.swap (buyer); cout << " After swap, buyer has " << buyer; cout << " and seller has " << seller << endl; // Before swap, buyer has money and seller has goods // After swap, buyer has goods and seller has money return 0; }

// swap vectors #include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main () { unsigned int i; vector< int> first ( 3, 100); // three ints with a value of 100 vector< int> second ( 5, 200); // five ints with a value of 200 first.swap(second); cout << " first contains: "; for (i= 0; i<first.size(); i++) cout << " " << first[i]; cout << " \nsecond contains: "; for (i= 0; i<second.size(); i++) cout << " " << second[i]; // first contains: 200 200 200 200 200 // second contains: 100 100 100 cout << endl; return 0; }

// swap maps #include <iostream> #include <map> using namespace std; int main () { map< char, int> foo; map< char, int> bar; map< char, int>::iterator it; foo[ ' x ']= 100; foo[ ' y ']= 200; bar[ ' a ']= 11; bar[ ' b ']= 22; bar[ ' c ']= 33; foo.swap(bar); cout << " foo contains:\n "; for ( it=foo.begin() ; it != foo.end(); it++ ) cout << (*it).first << " => " << (*it).second << endl; cout << " bar contains:\n "; for ( it=bar.begin() ; it != bar.end(); it++ ) cout << (*it).first << " => " << (*it).second << endl; return 0; } foo contains: a => 11 b => 22 c => 33 bar contains: x => 100 y => 200

// swap sets #include <iostream> #include < set> using namespace std; main () { int myints[]={ 12, 75, 10, 32, 20, 25}; set< int> first (myints,myints+ 3); // 10,12,75 set< int> second (myints+ 3,myints+ 6); // 20,25,32 set< int>::iterator it; first.swap(second); cout << " first contains: "; for (it=first.begin(); it!=first.end(); it++) cout << " " << *it; cout << " \nsecond contains: "; for (it=second.begin(); it!=second.end(); it++) cout << " " << *it; cout << endl; return 0; } first contains: 20 25 32 second contains: 10 12 75

 

另外，還有不使用臨時變量交換N個整型數的操作，

有N（N>=2）個變量，不使用臨時變量，如何順次交換它們的值？能否只用一條語句實現？如

 

+---+---+---+---+---+
| a | b | c | d | e |
+---+---+---+---+---+
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
+---+---+---+---+---+

 

要把它變為

 

+---+---+---+---+---+
| a | b | c | d | e |
+---+---+---+---+---+
| 2 | 3 | 4 | 5 | 1 |
+---+---+---+---+---+

 

怎樣實現？

 

首先，我們考慮用異或實現兩個變量的交換，可參考我的這篇文章《 不用臨時變量交換兩個數的值》。用C++寫函數如下：

 

int &swap(int &a, int &b)
{
    b = b ^ a;
    a = a ^ b;
    b = b ^ a;

    return b;
}

然后可以把代碼優化為：

int &swap(int &a, int &b)
{
    b ^= a;
    a ^= b;
    b ^= a;

    return b;
}

繼續優化，把三句壓縮為一句，如下：

int &swap(int &a, int &b)
{
    b ^= a ^= b ^= a;
    
    return b;
}

還可再優化，如下：

int &swap(int &a, int &b)
{
    return (b ^= a ^= b ^= a);
}

現在來順次交換5個變量的值，如下：

swap(a, b);        //返回b

swap(b, c);        //返回c

swap(c, d);        //返回d

swap(d, e);        

既然有返回值，那么可以寫成鏈式的，如下：

swap(a, b);                                 //返回b

swap(swap(a, b), c);                        //返回c

swap(swap(swap(a, b), c), d);               //返回d

swap(swap(swap(swap(a, b), c), d), e);        

現在，讓我們來把swap函數依次用相應的函數體替換掉，如下：

e ^= d ^= e ^= swap(swap(swap(a, b), c), d);

e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= swap(swap(a, b), c);

e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= c ^= b ^= c ^= swap(a, b);

e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= c ^= b ^= c ^= b ^= a ^= b ^= a;

好了，最后一個語句就實現了順次交換五個變量的值，寫程序驗證如下：

 

           #include <stdio.h> 
          
 
          #define PRINT(A) do {/ 
          
     printf( 
          " 
          %d/n 
          ", A);/ 
          
     }  
          while ( 
          0) 
          
 
          int main() 
          
 { 
          
      
          int a =  
          1; 
          
      
          int b =  
          2; 
          
      
          int c =  
          3; 
          
      
          int d =  
          4; 
          
      
          int e =  
          5; 
          
 
          
 
          // 
              b ^= a ^= b ^= a;         
          // 
           swap(a, b)
  
          // 
              c ^= b ^= c ^= b;         
          // 
           swap(b, c)
  
          // 
              d ^= c ^= d ^= c;         
          // 
           swap(c, d)
  
          // 
              e ^= d ^= e ^= d;         
          // 
           swap(d, e) 
           
          
 
          
     e ^= d ^= e ^= d ^= c ^= d ^= c ^= b ^= c ^= b ^= a ^= b ^= a; 
          
 
          
     PRINT(a); 
          
     PRINT(b); 
          
     PRINT(c); 
          
     PRINT(d); 
          
     PRINT(e); 
          
 
          
      
          return  
          0; 
          
 } 
         

 

參考：http://blog.csdn.net/lpt19832003/article/details/5334688