關於不使用第三個變量交換2個變量的值

　　 今天去面遇到了這個問題，汗 直接就跪了，百思不得其解，回來後立馬搜了一下，發現這個問題也是有很多答案的。這又給我上了一課，面試前應該多搜點面試題做做。說多了都是淚啊。

　　廢話不提了，說說我搜到的集中比較流行的做法吧。

　　1  算術運算

int a,b;
a=10;b=12;
a=b-a; //a=2;b=12
b=b-a; //a=2;b=10
a=b+a; //a=10;b=10
它的原理是：把a、b看做數軸上的點，圍繞兩點間的距離來進行計算。
具體過程：第一句“a=b-a”求出ab兩點的距離，並且將其保存在a中；第二句“b=b-a”求出a到原點的距離（b到原點的距離與ab兩點距離之差），並且將其保存在b中；第三句“a=b+a”求出b到原點的距離（a到原點距離與ab兩點距離之和），並且將其保存在a中。完成交換。
此算法與標準算法相比，多了三個計算的過程，但是沒有藉助臨時變量。（以下稱爲算術算法）

缺點：是隻能用於數字類型，字符串之類的就不可以了。a+b有可能溢出(超出int的範圍)，溢出是相對的， +了溢出了，-回來不就好了，所以溢出不溢出沒關係，就是不安全。

因爲：b +a向上溢出後，後面的兩次b - a又會向下溢出，又溢回來了：）

而MSDN也說得很清楚：對於不用任何 checked 或 unchecked 運算符或語句括起來的非常數表達式（在運行時計算的表達式），除非外部因素（如編譯器開關和執行環境配置）要求 checked 計算，否則默認溢出檢查上下文爲 unchecked。

即這種情況下默認是不檢查溢出的，如果我們實在擔心外部因素，大不了加個unchecked：

unchecked

{

   a = a + b;
  a= a - b;
  a = a -b;
}

所以：這個方法也是沒問題的。

2） 指針地址操作
因爲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，表示兩個變量在內存中的儲存位置隔了多少個字節；地址和一個整數相加即“a+10”表示以a爲基地址的在a後10個a類數據單元的地址。所以理論上可以通過和算術算法類似的運算來完成地址的交換，從而達到交換變量的目的。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？上面的代碼可以通過編譯，但是執行結果卻令人匪夷所思！原因何在？
首先必須瞭解，操作系統把內存分爲幾個區域：系統代碼/數據區、應用程序代碼/數據區、堆棧區、全局數據區等等。在編譯源程序時，常量、全局變量等都放入全局數據區，局部變量、動態變量則放入堆棧區。這樣當算法執行到“a=(int*)(b-a)”時，a的值並不是0x00000200h，而是要加上變量a所在內存區的基地址，實際的結果是：0x008f0200h，其中0x008f即爲基地址，0200即爲a在該內存區的位移。它是由編譯器自動添加的。因此導致以後的地址計算均不正確，使得a,b指向所在區的其他內存單元。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！以下是改進的算法：
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));
}
算法做的最大改進就是採用位運算中的與運算“int(a)&0x0000ffff”，因爲地址中高16位爲段地址，後16位爲位移地址，將它和0x0000ffff進行與運算後，段地址被屏蔽，只保留位移地址。這樣就原始算法吻合，從而得到正確的結果。
此算法同樣沒有使用第三變量就完成了值的交換，與算術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數據類型時，它的執行速度比算術算法快。因爲它交換的時地址，而變量值在內存中是沒有移動過的。（以下稱爲地址算法）

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數據中的某些位翻轉，其他位不變。這就意味着任意一個數與任意一個給定的值連續異或兩次，值不變。

 

4）棧實現。不多解釋了，棧和相關函數定義省去。
int exchange(int x,int y)
{
 stack S;
 push(S,x);
 push(S,y);
 x=pop(S);
 y=pop(S);
}

5：

x = y + (y = x) * 0;

此方法最簡潔，才一句話。(不過我還不是很理解，希望有大神能解釋下)

 

假如x和y是字符串：string x = "x",y = "y";

 

1可以改裝成：

x = x + y;
y = x.Substring(0, x.Length - y.Length);
x = x.Substring(y.Length);

5可以改裝成：

x = y + (y = x).Substring(0, 0);

或：

x = y + (y = x) == "" ? "" : "";

以上算法均實現了不借助其他變量來完成兩個變量值的交換，相比較而言算術算法和位算法計算量相當，地址算法中計算較複雜，卻可以很輕鬆的實現大類型（比如自定義的類或結構）的交換，而前兩種只能進行整形數據的交換（理論上重載“^”運算符，也可以實現任意結構的交換）。
介紹這三種算法並不是要應用到實踐當中，而是爲了探討技術，展示程序設計的魅力。從中可以看出，數學中的小技巧對程序設計而言具有相當的影響力，運用得當會有意想不到的神奇效果。而從實際的軟件開發看，標準算法無疑是最好的，能夠解決任意類型的交換問題

汗顏啊，大部分都是網上找的方法，再次註明出處，大家也可以去看看原文

參考文章

http://www.cnblogs.com/zhucai/archive/2010/05/28/exchange-variable.html

大部分是看網易這篇裏的 講的也詳細

http://blog.163.com/jian_xiong/blog/static/19193236320130604848997/

看到有人說這問題是上學的時候拿來玩的，哎 瞬間感覺沒有大學的孩子傷不起啊