Wie können Sie zwei Variablen austauschen, ohne eine dritte Variable zu verwenden?

Variablen ohne dritte Variante austauschen

Einführung:

Das Vertauschen der Werte zweier Variablen ist eine häufige Programmieraufgabe. Typischerweise wird eine dritte Variable als temporärer Platzhalter verwendet, um den Austausch zu erleichtern. In einigen Szenarien kann es jedoch wünschenswert sein, die Erstellung einer zusätzlichen Variablen zur Speicheroptimierung oder aus anderen Gründen zu vermeiden.

Problemstellung:

Vertauschen Sie die Werte zweier Variablen a und b ohne Verwendung einer dritten Variablen.

Lösung: XOR Swap Algorithmus

Der XOR-Swap-Algorithmus nutzt den XOR-Operator (^), um den Inhalt zweier Variablen auszutauschen. Der Algorithmus ist definiert als:

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

Implementierungsdetails:

• Die if-Anweisung prüft, ob x und y unterschiedliche Speicherorte haben, um sicherzustellen, dass dies nicht der Fall ist zeigt auf denselben Wert.
• Der XOR-Operator wird dreimal angewendet, um die Werte nacheinander auszutauschen. Jede XOR-Operation dreht die Bits der entsprechenden Variablen um und tauscht so effektiv deren Inhalte aus.

Beispiel:

Lassen Sie uns den Algorithmus mit a = 10 und b = demonstrieren 15:

// Before swap
a = 10 (00001010)
b = 15 (00001111)

// XOR step 1
a = a ^ b = 00001010 ^ 00001111 = 00000101

// XOR step 2
b = b ^ a = 00001111 ^ 00000101 = 00001010

// XOR step 3
a = a ^ b = 00000101 ^ 00001010 = 00001111

// After swap
a = 15
b = 10

Überlegungen:

Obwohl der XOR-Swap-Algorithmus effizient sein kann, wird er im Allgemeinen nicht für die Verwendung in typischen Programmierszenarien empfohlen. Moderne Compiler können die Verwendung einer temporären Variablen optimieren, wodurch der Werteaustausch in den meisten Fällen effizienter wird.

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