Wie tausche ich Variablenwerte aus, ohne eine dritte Variable zu verwenden?

Variablenwerte ohne dritte Variable tauschen

Eine der klassischen Interviewfragen ist, wie man die Werte zweier Variablen tauscht, ohne eine dritte Variable als temporären Speicherplatz zu nutzen . Normalerweise erfolgt dies mithilfe einer temporären Variablen wie folgt:

temp = a;
a = b;
b = temp;

Dieser Ansatz erfordert jedoch eine zusätzliche Speicherzuweisung und -manipulation. Eine alternative Lösung ist die Verwendung des XOR-Swap-Algorithmus.

Der XOR-Swap-Algorithmus

Der XOR-Swap-Algorithmus nutzt die exklusive ODER-Operation (XOR). Der XOR-Operator hat die Eigenschaft, dass ein XOR a immer 0 zurückgibt, während ein XOR b a zurückgibt, wenn b 0 ist, und b, wenn a 0 ist.

Mit dieser Eigenschaft können wir die Werte zweier Variablen vertauschen x und y wie folgt:

// XOR swap function
void xorSwap(int* x, int* y) {
    if (x != y) { //ensure that memory locations are different
       *x ^= *y;
       *y ^= *x;
       *x ^= *y;
    }
}

Warum es funktioniert:

1. Speicherortprüfung:Wir prüfen zunächst, ob x und y unterschiedliche Speicherorte haben. Dies ist wichtig, denn wenn sie denselben Speicherort teilen, funktioniert der Austausch nicht.

2. XOR-Operationen: Wir führen dann nacheinander die folgenden XOR-Operationen aus:

   • *x ^= *y: Dies setzt *x auf *x XOR *y.
   • *y ^= *x: Dies setzt *y zu *y XOR *x, was *x ist, weil *x XOR *x 0 ist.
   • *x ^= *y: Schließlich setzen wir *x zu *x XOR *y, was ist *y, weil *x XOR *x 0 ist.

Als Ergebnis dieser Operationen enthält *x jetzt den ursprünglichen Wert von *y und *y enthält den ursprünglichen Wert von *x.

Codebeispiel

Hier ist ein Beispiel für die Verwendung des XOR-Swap-Algorithmus in C:

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 15;

    printf("Before swap: a = %d, b = %d\n", a, b);

    xorSwap(&a, &b);

    printf("After swap: a = %d, b = %d\n", a, b);

    return 0;
}

Ausgabe:

Before swap: a = 10, b = 15
After swap: a = 15, b = 10

Überlegungen

Der XOR-Swap-Algorithmus ist zwar effizient und macht dies überflüssig Als dritte Variable ist es nicht immer die optimalste Lösung. In vielen Fällen optimiert der Compiler den Code mithilfe der traditionelleren Methode mit einer temporären Variablen. Daher ist es wichtig, die spezifischen Anforderungen Ihres Programms zu berücksichtigen, bevor Sie den XOR-Swap-Algorithmus verwenden.

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