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    dadalaohua的博客:【位操作笔记】交换数值 使用异或

    作者:[db:作者] 时间:2021-07-27 17:45

    交换数值 使用异或

    交换数值指的是,两个数的数值交换,例如x = 1,y = 2,交换之后变成x = 2,y = 1。

    算法说明

    通过异或来实现交换数值。

    实现代码

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

    上述方法,如果a和b在内存中的同一位置,会不起作用,导致数值变为0。
    如果可能出现a和b在内存中的同一位置,那么可以加入(a) == (b)进行判断。

    #define SWAP(a, b) (((a) == (b)) || (((a) ^= (b)), ((b) ^= (a)), ((a) ^= (b))))
    

    或者是加入&(a) == &(b)进行判断。

    #define SWAP(a, b) ((&(a) == &(b)) || (((a) ^= (b)), ((b) ^= (a)), ((a) ^= (b))))
    

    或者是加入(a) ^ (b)进行判断,两个相同的数异或结果为0。

    #define SWAP(a, b) (((a) ^ (b)) && (((a) ^= (b)), ((b) ^= (a)), ((a) ^= (b))))
    

    另外还有一种变种写法如下,在有些机器上可能这条语句会更快一点。

    #define SWAP(a, b) (((a) ^ (b)) && ((b) ^= (a) ^= (b), (a) ^= (b)))
    

    算法计算过程

    计算分3个步骤:

    1.	a ^= b;
    2.	b ^= a;
    3.	a ^= b;
    

    异或运算支持运算的交换律与结合律,

    任意数与0进行异或都等于其本身,x ^ 0 = x。

    将1直接带入2中,可以得到b = b ^ (a ^ b) = b ^ a ^ b = a ^ (b ^ b) = a ^ 0 = a ;

    将1,2带入3中,可以得到a = a ^ b = (a ^ b) ^ a = a ^ b ^ a = b ^ (a ^ a) = b;

    完成a,b两个数值交换。

    例如:

    a = 5 = 0b0101,b = 2 = 0b0010
    a = a ^ b = 5 ^ 2 = 0b0101 ^ 0b0010 = 0b0111 = 7
    b = b ^ a = 2 ^ 7 = 0b0010 ^ 0b0111 = 0b0101 = 5
    a = a ^ b = 7 ^ 5 = 0b0111 ^ 0b0101 = 0b0010 = 2

    完成两个数的交换。


    [参考资料]

    Bit Twiddling Hacks By Sean Eron Anderson

    [Hacker’s Delight] 作者: Henry S. Warren Jr.


    本文链接:https://blog.csdn.net/u012028275/article/details/112120619

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