程序实现两个整型数值的交换

Posted 2021-01-23 sunjiyuan

题目：请写出一个小程序，实现对两个整型数值一个和b的交换

思路1：交换两个数值，最一般的做法，是创建一个临时变量临时，这个变量我们需要的不是它具体的值起到什么作用，而是要借用它所开辟出来的空间，进行被交换变量的暂时存放将一个的值存入临时，再将b存入一个中，然后再将温度里存的一个的值放入b中，即可实现一个与b的交换，如图：

?

 1  #include<stdio.h>
 2  
 3  int main()
 4  {
 5  
 6      int a = 10, b = 20;
 7      int temp;
 8      printf("交换前：a=%d,b=%d
", a, b);
 9       
10      temp = a;
11      a = b;
12      b = temp;
13  
14      printf("交换后：a=%d,b=%d
", a, b);
15     
16      return 0;
17  }

View Code

 

 

则其结果：

 

那么像这样的题目，有没有值得优化的地方呢。当然是有的，比如，假设现在禁止使用这个中间变量温度，难道就不能再进行交换了吗。当然是可以的，这里给出优化的思路2，比如可以使用数值计算的方法，如图分析

 

代码实现：

 1 #include<stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4     int a = 10, b = 20;
 5     printf("交换前：a=%d,b=%d
", a, b);
 6     
 7     a = a + b;
 8     b = a - b;
 9     a = a - b;
10     printf("交换后：a=%d,b=%d
", a, b);
11     
12     return 0;
13 }

View Code

 

这里并不用担心数字大小的问题，因为做减法运算的变量a实际上是对a，b求和之后的结果覆盖了。变量值已经发生变化了。故而结果仍旧在预期：

 

 

但是这个做法有没有问题呢？当然是有的，因为我们知道整型值的存储是有取值范围的，当我们的变量进行相加时，需要注意的是，如果数值很小，是没有问题的。比如现在要交换的两个值进行相加，结果他们的和超过了范围，那么会发生溢出，这时在使用加法运算就有问题了，并且如果是想要引申到浮点型数据的交换，就会发生精度损失，那么就可以看出，思路2也是有缺陷的

优化思路3：运用位运算操作符异或^

异或的功能是两个二进制值相同结果为0，相异结果为1，这里将a和b先分别转化为二进制数，让a与b异或，再让得出的结果分比对a和b进行异或操作。可以看出异或的结果就如同一串密码，一次异或相当于加密，两次异或相当于解密

?

代码实现：

 1 #include<stdio.h>
 2 
 3 
 4 int main()
 5 {
 6     int a = 10, b = 20;
 7     
 8     printf("交换前：a=%d,b=%d
", a, b);
 9     
10     a ^= b;
11     b ^= a;
12     a ^= b;
13     
14     printf("交换后：a=%d,b=%d
", a, b);
15     
16     return 0;
17 }

View Code

 

 

?

采用异或就可以避免数据过大造成的溢出了，原因是，异或其实也被称为不进位加法，它既然结果不会发生进位，那么只要参与交换的变量取值没有溢出，进行异或操作就永远不会发生溢出。

当然异或操作进行交换，也不是没有局限性的。

作为二进制进行为操作运算，故而这个方法就只适用于整型值之间的交换了。