1、通過第三方變量實現兩個變量的交換:
2、通過已有的兩個變量之間的加或減實現:
這種方法對於兩個都是無限接進int取值范圍,而相加超出int取值范圍的情況不適用。
3. 指針地址操作
因為對地址的操作實際上進行的是整數運算,比如:兩個地址相減得到一個整數,表示兩個變量在內存中的儲存位置隔了多少個字節;地址和一個整數相加即“a+10”表示以a為基地址的在a后10個a類數據單元的地址。所以理論上可以通過和算術算法類似的運算來完成地址的交換,從而達到交換變量的目的。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的地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?上面的代碼可以通過編譯,但是執行結果卻令人匪夷所思!原因何在?
首先必須了解,操作系統把內存分為幾個區域:系統代碼/數據區、應用程序代碼/數據區、堆棧區、全局數據區等等。在編譯源程序時,常量、全局變量等都放入全局數據區,局部變量、動態變量則放入堆棧區。這樣當算法執行到“a=(int*)(b-a)”時,a的值並不是0x00000200h,而是要加上變量a所在內存區的基地址,實際的結果是:0x008f0200h,其中0x008f即為基地址,0200即為a在該內存區的位移。它是由編譯器自動添加的。因此導致以后的地址計算均不正確,使得a,b指向所在區的其他內存單元。再次,地址運算不能出現負數,即當a的地址大於b的地址時,b-a<0,系統自動采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));
}
算法做的最大改進就是采用位運算中的與運算“int(a)&0x0000ffff”,因為地址中高16位為段地址,后16位為位移地址,將它和0x0000ffff進行與運算后,段地址被屏蔽,只保留位移地址。這樣就原始算法吻合,從而得到正確的結果。
此算法同樣沒有使用第三變量就完成了值的交換,與算術算法比較它顯得不好理解,但是它有它的優點即在交換很大的數據類型時,它的執行速度比算術算法快。因為它交換的時地址,而變量值在內存中是沒有移動過的。(以下稱為地址算法)
4、通過異或實現(異或符號為^)
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關於^:
異或的運算法則,相當於不帶進位的二進制加法。二進制下用1表示真,0表示假,則異或的運算法則為:0異或0=0,1異或0=1,0異或1=1,1異或1=0(同為0,異為1),這些法則與加法是相同的,只是不帶進位。
第一個數 | 符號 | 第二個數 | 結果 |
0 | ^ | 0 | 0 |
0 | ^ | 1 | 1 |
1 | ^ | 0 | 1 |
1 | ^ | 1 | 0 |
如:
num1 = 5,對應的二進制為(101); num2 = 7,對應的二進制為(111);
num1=num1^num2=2; 即二的平方位1^1=0,二的一次方位0^1=1,二的0次方位1^1=0;得到(010)即為2。
num2 = num1 ^ num2=5 ;相當於num2=num1^num2^num2;二的平方位1^1^1=1(此處無論num2的二的平方位是0還是1,異或運算后都為0,故得到的肯定與原num1的二的平方位相同,同理其他位置全部也都是原num1的數);二的一次方位0^1^1=0;二的0次方位1^1^1=1.;得到(101)即為5.
num1 = num1^num2=7; 相當於num1 = num1^num2^num1^num2^num2=num2=7.
此方法同樣實現了兩個數互換。
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由於^符號是不進位的,所以即使兩個都無限接進int取值范圍的數。通過^運算,也不會超過int取值范圍。