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Java--变换变量的三种方式

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该用户从未签到

发表于 2016-5-13 16:05:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
3Java金币
本话题要讨论的是一道面试题目:交换两个变量的值。两个变量而已,看似再简单不过了,不过一道简单的题目可以使用多种方式来完成, 其中有比较普通的实现, 也有相对高明的实现,虽然是一道简单的题目,但是通过面试者对该题目的认知能力,就可以看出面试者的水平。
重点摘要:
1 通过中间变量交换。
2 通过求和与求差交换。
3 通过异或交换。
通过第 3 个变量
首先,我们给出最简单的方式。
【例】 交换两个变量的值。
  1. package chapter2;
  2. 2.
  3. 3. public class Swap {
  4. 4. public static void main(String[] args) {
  5. 5. int x = 5;
  6. 6. int y = 10;
  7. 7. swap(x, y);
  8. 8. System.out.println(x);
  9. 9. System.out.println(y);
  10. 10. Value v = new Value(5, 10);
  11. 11. swap(v);
  12. 12. System.out.println(v.x);
  13. 13. System.out.println(v.y);
  14. 14. }
  15. 15. //无效的交换
  16. 16. public static void swap(int x, int y) {
  17. 17. int temp = x;
  18. 18. x = y;
  19. 19. y = temp;
  20. 20. }
  21. 21. //有效的交换
  22. 22. public static void swap(Value value) {
  23. 23. int temp = value.x;
  24. 24. value.x = value.y;
  25. 25. value.y = temp;
  26. 26. }
  27. 27.}
  28. 28.
  29. 29.class Value {
  30. 30. int x;
  31. 31. int y;
  32. 32.
  33. 33. public Value(int x, int y) {
  34. 34. this.x = x;
  35. 35. this.y = y;
  36. 36. }
  37. 37.}
复制代码

程序运行结果如下:
  1. 5
  2. 10
  3. 10
  4. 5
复制代码

这个程序同时给出了有效的交换(第22~26 行)与无效的交换(第 16~20 行)。因为形参的改变是无法反作用于实参的,所以不能使用变量交换的方式,而是要使用通过引用来修改其成员变量的方式。这就类似与 C / C++的语言中的指针效果。
通过相加的方式
通过第 3个临时变量,可以成功交换两个变量的值,不过,有时,面试题目的要求会比较苛刻,就是不允许借助于临时变量。这样,就有些复杂了。
【例】 交换两个变量的值2
  1. package chapter2;
  2. 2.
  3. 3. public class Swap2 {
  4. 4. public static void main(String[] args) {
  5. 5. Value v1 = new Value(5, 10);
  6. 6. swap(v1);
  7. 7. System.out.println("v1的交换结果: ");
  8. 8. System.out.println(v1.x);
  9. 9. System.out.println(v1.y);
  10. 10. Value v2 = new Value(1200000000, 1500000000);
  11. 11. swap(v2);
  12. 12. System.out.println("v2的交换结果: ");
  13. 13. System.out.println(v2.x);
  14. 14. System.out.println(v2.y);
  15. 15. Value v3 = new Value(-1200000000, -1500000000);
  16. 16. swap(v3);
  17. 17. System.out.println("v3的交换结果: ");
  18. 18. System.out.println(v3.x);
  19. 19. System.out.println(v3.y);
  20. 20. }
  21. 21.
  22. 22. public static void swap(Value v) {
  23. 23. v.x = v.x + v.y;
  24. 24. v.y = v.x - v.y;
  25. 25. v.x = v.x -v.y;
  26. 26. }
  27. 27.}
复制代码

程序运行结果如下:
v1的交换结果:
  1. 10
  2. 5
复制代码

v2的交换结果:
  1. 1500000000
  2. 1200000000
复制代码

v3
的交换结果:
  1. -1500000000
  2. -1200000000
复制代码

核心部分就是 swap 方法(第 2226 行),该方法的 3 条语句解释为:
  1. v.x = v.x + v.y; //将v.x与v.y的和存储在v.x中
  2. v.y = v.x - v.y; //v.x – v.y的值就是以前v.x的值,赋值给v.y
  3. v.x = v.x -v.y; //v.x – v.y的值就是以前v.y的值,赋值给v.x
复制代码

这样,没有通过临时变量,也同样交换了两个变量的值。也许上面的方法一时不太容易理解,那么可以这样考虑:
  1. int z = v.x + v.y;
  2. v.y = z – v.y;
  3. v.x = z - v.y;
复制代码

只不过这里使用另外一个变量 z,而上面使用 v.x 来存储 v.x v.y 的和,但是交换的效果是相同的。
注意程序的第 10 行与第 15 行, v.x v.y 的初始值非常大(小),这样一来,当执行swap方法时(以第 10 行为例):
  1. v.x = v.x + v.y;
复制代码

十六进制求和如下所示:
47868c00 v.x
+ 59682f00 v.y
结果: a0eebb00 v.x + v.y
注意这个结果的最高位为 1,结果为负数(十进制值为1594967296,也就是 v.x v.y 的和已经超过了 int 类型的最大(小)值,发生溢出。
执行接下来的语句:
  1. v.y = v.x - v.y;
复制代码

这个计算就是使用溢出后的值1594967296减去 v.y 1500000000),从 int 类型的求差角度来说,结果再一次溢出了,十六进制求差如下所示:
a0eebb00 v.x + v.y
59682f00 v.y
结果: 47868c00(结果 v.y
经过两次溢出以后,又再次得出了我们期望的值。同样, swap 方法的第 3 条语句:
  1. v.x = v.x -v.y;
复制代码

a0eebb00 v.x + v.y
47868c00 v.y
结果: 59682f00(结果 v.x
也是发生了溢出,不过最后的差值也得出了期望的结果。可以看出,当两个数之和很大(小)时,虽然发生了溢出,不过最后还是阴差阳错地得到了正确的结果。尽管结果正确,这种相加的方式还不算十分可取。
本文出自柠檬派http://www.lemonpai.com   请务必保留此出处 ,否则将追究法律责任!

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