哈嘍，大家好，我是阿Q。前幾天有個小伙伴去面試，被面試官的一個問題勸退了：請說出幾種不使用第三方變量交換兩個變量值的方法。

問題有點繞，好不容易縷清了面試官的問題，卻發(fā)現(xiàn)答不上來。一時間尷尬無比，只能硬著頭皮說不會。

遇到交換變量值的問題，通常我們的做法是：定義一個新的變量，借助它完成交換。

代碼如下：

t = a;
a = b; 
b = t;

但問題的重點是“不使用第三方變量”，那就變得“可愛”起來了。思考過后，拋出以下四種方法來解決該問題：

• 變量本身交換數(shù)值；
• 算術(shù)運算；
• 指針地址操作；
• 位運算；

變量本身交換數(shù)值

b = (a + b) - (a = b);

首先執(zhí)行 a + b 操作，然后將 b 賦值給 a，則 b = a + b - b = a，這就完成了 ab 的互換操作。

算術(shù)運算

如圖所示：

OA = a;

OB = b;

AB = b - a;

首先我們把 AB 之間的距離 b - a 賦值給 a，此時 AB = a, OB = b 。

由于要達(dá)到 ab 交換的目的，所以 OA 要等于 b，而此時 OA 的距離為 b - a ，所以得將 b - a 賦值給 b ，此時 OA = b， AB = a 。

很容易從圖中看出，OB 的距離為 b + a，所以我們只需要將 b + a 賦值給 a 就可以完成兩者的交換了。

綜上所述，我們的步驟為

int a = 10;
int b = 15;
a = b - a; //b=15;a=5;
b = b - a; //b=10;a=5;
a = b + a; //b=10;a=15;

該算法只能用于整型類型。

指針地址操作

我們可以把 a 和 b 想象為內(nèi)存中的地址值，假設(shè) a 為 0x01ff5e70 ，b 為 0x01ff5e90 ，而 b - a 表示兩個變量在內(nèi)存中的儲存位置隔了多少個字節(jié)。所以我們理論上也可以按算術(shù)運算的邏輯來交換兩個變量的值。

代碼如下（此處是 c 語言）：

//其中 a 和 b 都是指針變量，里邊存儲著10和20的地址
int *a = new int(10); //a=0x01ff5e70 ，此處代表a中存儲的地址
int *b = new int(20); //b=0x01ff5e90 ，此處代表b中存儲的地址

//指針變量相減得到20和10的地址間隔了多少個字節(jié)，然后轉(zhuǎn)為指針變量
a = (int*)(b-a); 	//b=0x01ff5e90;a=0x8
b = (int*)(b-a); 	//b=0x01ff5e70;a=0x8
a=(int*)(b+long(a));//b=0x01ff5e70;a=0x01ff5e90

b - a = 0x01ff5e90 - 0x01ff5e70 = 0x20，0x20 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為 32 位，因為一個 int 占4位，所以這里是 0x8 。

以上只是理論狀態(tài)下的執(zhí)行過程，如果直接執(zhí)行是不能實現(xiàn)交換的。因為上邊的代碼忽略了一個問題：代碼編譯之后，變量都是存在內(nèi)存中的，而內(nèi)存區(qū)都會存在基地址。

基地址可以理解為某塊內(nèi)存的起點。上邊的數(shù)據(jù)都是在基地址的基礎(chǔ)上做了偏移。

變量的地址 = 變量的基地址 + 變量的偏移地址

當(dāng)我們進(jìn)行 b - a 操作的時候，得到結(jié)果為 8 ，然后轉(zhuǎn)化為指針變量的時候就會給 8 自動添加基地址，此時的結(jié)果就不是 0x8 了，所以會導(dǎo)致結(jié)果錯誤。

另外，地址運算不能出現(xiàn)負(fù)數(shù)，即當(dāng) a 的地址大于 b 的地址時，b - a < 0 ，系統(tǒng)自動采用補(bǔ)碼的形式表示負(fù)的位移，也會產(chǎn)生錯誤。

為了解決這個問題，我們只需要保證 b - a 得到的結(jié)果不受基地址的影響即可，所以給出以下解決方案。

int *a = new int(10);
int *b = new int(20); 
cout << a << "`````";
cout << b << "`````";
if(a < b){
	a = (int*)(b-a); 
	cout << a << "`````";

	b=(int*)(b-(long(a)&0x0000ffff));
	cout << b << "`````";
	
	a=(int*)(b+long(a));
	cout << a << "`````";
} else {
	b = (int*)(a-b); 
	cout << b << "`````";

	a=(int*)(a-(long(b)&0x0000ffff));
	cout << a << "`````";
	
	b=(int*)(a+long(b));
	cout << b << "`````";
}

執(zhí)行結(jié)果:

0x8dbe70`````0x8dbe90`````0x8`````0x8dbe70`````0x8dbe90`````

看到這，不知道大家是否真的看懂了。反正我第一次看到這兒時，感覺非常清晰（其實完全沒有理解），第二次看的時候懵逼了，完全不懂，所以還得大家仔細(xì)思考一下才行。

b=(int*)(b-(long(a)&0x0000ffff)); 指令的精妙之處就在于采用了位運算中的與運算，將 a 和 0x0000ffff 進(jìn)行與運算后，b - a 的基地址計算結(jié)果被屏蔽，只保留了偏移地址的計算結(jié)果，也就是我們需要的字節(jié)數(shù)。

在交換很大的數(shù)據(jù)類型時，該方法執(zhí)行速度比算術(shù)算法快。因為它交換的是地址，而變量值在內(nèi)存中是沒有移動過的。

位運算

既然上邊用到了位運算，那我們再說一種直接通過“異或“完成交換的方法。

簡單介紹一下異或的規(guī)則：

• 如果a、b兩個值不相同，則異或結(jié)果為1；
• 如果a、b兩個值相同，異或結(jié)果為0。

代碼如下

int a=10, b=12;//二進(jìn)制：a=1010;b=1100;
a = a^b;//a=0110;b=1100
b = a^b;//a=0110;b=1010
a = a^b;//a=1100;b=1010
System.out.println("a="+ a +",b="+ b);

執(zhí)行結(jié)果

a=12,b=10

異或運算能夠使數(shù)據(jù)中的某些位翻轉(zhuǎn)，其他位不變。這就意味著任意一個數(shù)與任意一個給定的值連續(xù)異或兩次，值不變。

簡單總結(jié)

以上四種方法均實現(xiàn)了不借助第三方變量來完成兩個變量值的交換：

• 算術(shù)運算和位運算計算量相當(dāng)，只能進(jìn)行整形數(shù)據(jù)的交換；
• 地址運算中計算較復(fù)雜，可以很輕松的實現(xiàn)大類型（比如自定義的類或結(jié)構(gòu)）的交換；
• 理論上重載 “^” 運算符，也可以實現(xiàn)任意結(jié)構(gòu)的交換；?

到此這篇關(guān)于Java 不使用第三方變量交換兩個變量值的四種方法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 變量值交換內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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