【数据结构与算法】原地交换两个整数值

2022-07-10 06:00:07 阅读：177 来源： 互联网

原地交换两个整数值

一般的做法，我们要交换两个整数的值都要定义一个临时变量来存储，那有没有其他的方法可以交换变量的值呢？

// 使用临时变量交换两个整型的值
void swap(int *a, int *b)
{
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp; 
}

我们知道，异或的运算规则可以简单的描述为： 相同为0，不同为1。

例如：10与14异或，得到4，记为：a与b异或得到c。
10  : 1010 -> a
14  : 1110 -> b
xor : 0100 -> c

稍微观察，我们可以发现，c再与a异或，会得到b，而c与b异或，会得到c：
a   : 1010
c   : 0100
xor : 1110 -> b
---------------
a   : 0100
b   : 1110
xor : 1010 -> a

我们可以利用这个特性，把待交换的两个值做异或处理，得到的异或结果我们可以存储在这两个变量中的任意一个（为方便描述，假设我们存储在a中，传入的变量a：b1010，b：b1110，此时a中是原来两个异或后的结果c：b0100）。
然后用另外一个（b：b1110）与之（a：b0100 也就是原来两个异或后的结果c）做异或运算得到原来被覆盖的那个变量（原来的a），存储在没有被覆盖的这个变量（b：b1010）中，此时这个变量已完成交换。
最后，用已完成交换的这个变量（b：b1010）再和原来被覆盖的那个变量（a：b0100）再做异或运算，结果存储在原来被覆盖的那个变量中（a：b1110），此时得到的值就是没有被覆盖的这个变量原来的值。
这样，我们就没有借助临时变量，成功的把两个变量的值进行了交换！

实验代码如下：

#include<iostream>
#include<malloc.h>

using namespace std;

void out_binary(int a)
{
	// 初始化字符串 
	int weight = sizeof(a) * 8;
	char *out_str = (char *) malloc(sizeof(char) * weight + 1);
	for(int i = 0; i<weight;i++)
	{
		out_str[i] = '0';
	}
	out_str[weight] = '\0';
	
	// 短除法，获取二进制字符串 
	int index = weight;
	while(a != 1)
	{
		int r = a % 2;	
		a /= 2;
		out_str[index] = r + '0';
		index--;
	}
	out_str[index] = a + '0';
	
	// 打印输出
	cout<< out_str ;
}

// 原地交换两个值，使用xor异或操作 
void swap(int *a, int *b)
{
	cout << "第一步：a与b异或得到加密后的a" << '\n'; 
	*a = *a ^ *b; // 核心1（可简写为：*a^=*b） 
	cout << "a : "<<*a <<"; b : "<< *b << '\n';
	cout << "a : ";
	out_binary(*a);
	cout << '\n';
	cout << "b : ";
	out_binary(*b);
	cout << '\n';
	
	cout << "第二步：b与加密后的a异或得到原来的a，此时赋值给b，b为原来的a" << '\n'; 
	*b = *b ^ *a; // 核心2（可简写为：*b^=*a） 
	cout << "a : "<<*a <<"; b : "<< *b << '\n';
	cout << "a : ";
	out_binary(*a);
	cout << '\n';
	cout << "b : ";
	out_binary(*b);
	cout << '\n';
	
	cout << "第三步：原来的a与加密后的a异或得到原来的b" << '\n';
	*a = *a ^ *b; // 核心3（可简写为：*a^=*b） 
	cout << "a : "<<*a <<"; b : "<< *b << '\n';
	cout << "a : ";
	out_binary(*a);
	cout << '\n';
	cout << "b : ";
	out_binary(*b);
	cout << '\n';
}



int main()
{
	cout<<"异或规则：相同为0，不同为1。"<<'\n';
	cout<<"利用的特点：a与b异或后得到的值与其中任意一个数异或得到另外一个值。"<<'\n';
	int a = 10, b = 14;
	swap(&a,&b);
	cout <<"结果："<<"a->"<< a <<",b->"<< b << '\n';
	return 0;
}

其实就一点点代码：

// 原地交换两个值，使用xor异或操作 
void swap(int *a, int *b)
{
	*a^=*b;
	*b^=*a;
	*a^=*b;
}

标签：存储,xor,变量,int,交换,异或,原地,算法,数据结构
来源： https://www.cnblogs.com/minuy/p/16462483.html

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