interchange 2 variables without temp by 3 XORs

在baidu搜索“不使用第三个变量交换两个变量的值”，会发现找到相关结果约827,000个。基本上讨论的最终结果都是使用3次异或。

在此，与大家讨论一下的我的感受。

传统方法：3次赋值操作

定义一个相同类型的临时变量

顺次使用3次赋值完成交换。

int a=12,b=34;int temp;temp=a; a=b; b=temp;

优点是：

代码易读，便于维护，且最为稳妥。
 此方法有些人称作“标准方法”，也有道理。

缺点是：

需要第三个变量。增加了代码长度。

 

 

 

引导方法：利用加减运算（可能溢出，不建议采用）

再次贴出此方法是为了下文的异或方法做铺垫。

int a=12,b=34;a=a+b;b=a-b;a=a-b;

先保存两者之和

用和减去自己就得到了对方

同理，完成交换

此方法挺巧妙，没有采用临时变量就交换了2个变量的值。但是最大的隐患就是可能溢出，仅此一缺点足以使之被排除。

异或方法：（3次异或）

先附上异或与加减的真值表。（左边的单引号表示进退位）

在没有进退位的情况下（或称为模2运算），可以发现三者的真值表是相同的。

也就是说异或操作可以理解为相加，也可以理解为相减，因此不难有：

int a=12,b=34;a=a^b; b=a^b;a=a^b;

先用异或保存两者之和

用异或从“和”中剥离自己得到对方

同理，完成交换

 

 

 

因为

a^b == b^a;

所以

int a=12,b=34;a^=b; b^=a;a^=b;

进一步简化，有

int a=12,b=34;a^=b^=a^=b; 

优点：

未使用临时变量，直接交换2个变量的值。代码量少，运行效率高。

缺点：

可读性差，难于测试维护。

引申：使用宏定义

#define swap(a,b) ((a)^=(b)^=(a)^=(b))

只要是再出现想交换2变量的情况，就像使用函数一样直接使用该宏定义即可。

而且我们可以发现，要交换的变量只要是类型相同均可，可以是字符，整数，浮点数，甚至指针，数组元素，结构体中的分量。

比如需要交换2个结构体中的每个分量，而结构体又有5个分量，更糟的是类型还不同。如果是使用传统方法，需要5个临时变量（或者1个结构体做临时变量，但是还是有5个单元），交换一组需要3条语句，代码量可想而知。而是用上面这个宏定义的话，如果分量不是数组，结构体的话，只要5个swap即可。

注意事项：有2点需要注意（暂时发现这2点，有新见解大家可以发表）。

1.上面的swap宏只能用于基本变量的交换。意思就是说，不能直接交换整个数组，只能交换数组中的某个元素，而且还必须是相同类型。

2.不能出现类似于这样的语句：

swap(Array[left++],Array[right--]);

因为宏定义中每个变量出现两次，这样使用宏会导致变量本身自加或者自减2次，而预期效果是只有1次，所以需要注意。

3.（2011年9月6日）刚刚又发现一个bug，若swap的两个量是相同值时？！由于异或的特性，相同值异或结果为0！就会出现将两个变量之一置为0的结果。试想一想，如果用在排序算法中，全部记录中没有相同值才可以用这个宏。

4.将上面一点改进，在swap之前先进行一次比较判断，值不同时再使用，就可以解决此问题。

 

 

结束语：
以上是最近对变量交换的一些感觉和认知过程，特与大家分享，有赞同反对见解均可留言，欢迎至极！