交換兩個變數的值,不借助第三個變數的四種方法(學習)
阿新 • • 發佈:2019-01-05
缺點:是隻能用於數字型別,字串之類的就不可以了。a+b有可能溢位(超出int的範圍),溢位是相對的, +了溢位了,-回來不就好了,所以溢位不溢位沒關係,就是不安全。
2) 指標地址操作
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,表示兩個變數在記憶體中的儲存位置隔了多少個位元組;地址和一個整數相加即“a+10”表示以a為基地址的在a後10個a類資料單元的地址。所以理論上可以通過和算術演算法類似的運算來完成地址的交換,從而達到交換變數的目的。即:
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?上面的程式碼可以通過編譯,但是執行結果卻令人匪夷所思!原因何在?
首先必須瞭解,作業系統把記憶體分為幾個區域:系統程式碼/資料區、應用程式程式碼/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所在記憶體區的基地址,實際的結果是:0x008f0200h,其中0x008f即為基地址,0200即為a在該記憶體區的位移。它是由編譯器自動新增的。因此導致以後的地址計算均不正確,使得a,b指向所在區的其他記憶體單元。再次,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:
此演算法同樣沒有使用第三變數就完成了值的交換,與算術演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資料型別時,它的執行速度比算術演算法快。因為它交換的時地址,而變數值在記憶體中是沒有移動過的。(以下稱為地址演算法)
3) 位運算
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。這就意味著任意一個數與任意一個給定的值連續異或兩次,值不變。
2) 指標地址操作
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,表示兩個變數在記憶體中的儲存位置隔了多少個位元組;地址和一個整數相加即“a+10”表示以a為基地址的在a後10個a類資料單元的地址。所以理論上可以通過和算術演算法類似的運算來完成地址的交換,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?上面的程式碼可以通過編譯,但是執行結果卻令人匪夷所思!原因何在?
首先必須瞭解,作業系統把記憶體分為幾個區域:系統程式碼/資料區、應用程式程式碼/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所在記憶體區的基地址,實際的結果是:0x008f0200h,其中0x008f即為基地址,0200即為a在該記憶體區的位移。它是由編譯器自動新增的。因此導致以後的地址計算均不正確,使得a,b指向所在區的其他記憶體單元。再次,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:
演算法做的最大改進就是採用位運算中的與運算“int(a)&0x0000ffff”,因為地址中高16位為段地址,後16位為位移地址,將它和0x0000ffff進行與運算後,段地址被遮蔽,只保留位移地址。這樣就原始演算法吻合,從而得到正確的結果。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)); }
此演算法同樣沒有使用第三變數就完成了值的交換,與算術演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資料型別時,它的執行速度比算術演算法快。因為它交換的時地址,而變數值在記憶體中是沒有移動過的。(以下稱為地址演算法)
3) 位運算
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。這就意味著任意一個數與任意一個給定的值連續異或兩次,值不變。