如何在不使用第三个变量的情况下交换变量值？

在没有第三个变量的情况下交换变量值

经典的面试问题之一是如何在不使用第三个变量作为临时存储空间的情况下交换两个变量的值。通常，这是使用临时变量来完成的，如下所示：

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

但是，这种方法需要额外的内存分配和操作。另一种解决方案是使用 XOR 交换算法。

XOR 交换算法

XOR 交换算法通过利用异或 (XOR) 运算来工作。 XOR 运算符具有以下属性：XOR a 始终返回 0，而 XOR b 如果 b 为 0，则返回 a；如果 a 为 0，则 XOR b 返回 b。

使用此属性，我们可以交换两个变量的值x 和 y 如下：

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

为什么会这样有效：

1. 内存位置检查： 我们首先检查 x 和 y 是否具有不同的内存位置。这很重要，因为如果它们共享相同的内存位置，交换将不起作用。

2. 异或运算：然后我们按顺序执行以下异或运算：

   • *x ^= *y：这将 *x 设置为 *x XOR *y。
   • *y ^= *x：这会将 *y 设置为 *y XOR *x，这是 *x，因为 *x XOR *x 为 0。
   • *x ^= *y：最后，我们将 *x 设置为 * x XOR *y，这是 *y，因为 *x XOR *x 是 0。

由于这些操作，*x 现在包含 *y 的原始值，并且 *y 包含 *x 的原始值。

代码示例

这里是如何使用 XOR 交换算法的示例在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;
}

输出：

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

注意事项

虽然 XOR 交换算法很有效并且不需要第三个变量，但它并不总是最优解。在许多情况下，编译器将使用更传统的方法和临时变量来优化代码。因此，在使用 XOR 交换算法之前考虑程序的具体要求非常重要。

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