实现两个数互换的六种方法

基本数据类型

借助第三个变量

/**
 * @author guqueyue
 * @Date 2020/3/6
 * 方法一:实现两个数交换
 **/
public class Exchange1 {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 随机生成两个固定序列的0-100之间的整数,
         * 其中101表示生成的数范围区间在:[0-101)
         */
        Random random = new Random(47);
        int a = random.nextInt(101);
        int b = random.nextInt(101);
        System.out.println("交换前:a = " + a + ", b = " + b);

        /**
         * 借助第三个变量实现第三个数互换
         */
        int t = a; // t == a
        a = b;     // a == b 
        b = t;     // b == t == a
        System.out.println("交换后:a = " + a + ", b = " + b);
    }
}

控制台输出如下:
在这里插入图片描述
如果有不明白的朋友,可以自己准备三个杯子,一个空杯代表变量t,两个杯子装上水分别代表变量a、b,然后互换一下a、b两个杯子里的水即可明白。
在这里插入图片描述

不借助第三个变量

通过加减操作实现两个数互换

/**
 * @author guqueyue
 * @Date 2020/3/6
 * 方法二:实现两个数交换
 **/
public class Exchange2 {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 随机生成两个固定序列的0-100之间的整数,
         * 其中101表示生成的数范围区间在:[0-101)
         */
        Random random = new Random(48);
        int a = random.nextInt(101);
        int b = random.nextInt(101);
        System.out.println("交换前:a = " + a + ", b = " + b);
        
        a = a + b; // a == a + b
        b = a - b; // b == a + b - b == a, 此时b == a
        a = a - b; // a == a + b - a == b, 此时a == b
        System.out.println("交换后:a = " + a + ", b = " + b);
    }
}

Output:
在这里插入图片描述

通过乘除操作实现两个数互换

/**
 * @author guqueyue
 * @Date 2020/3/6
 * 方法三:实现两个数交换
 **/
public class Exchange3 {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 随机生成两个固定序列的0-100之间的整数,
         * 其中101表示生成的数范围区间在:[0-101)
         */
        Random random = new Random(50);
        int a = random.nextInt(101);
        int b = random.nextInt(101);
        System.out.println("交换前:a = " + a + ", b = " + b);

        a = a * b; // 此时a == a * b
        b = a / b; // b == a * b / b == a, 此时b == a
        a = a / b; // a == a * b / a == b, 此时a == b
        System.out.println("交换后:a = " + a + ", b = " + b);
    }
}

Output:
在这里插入图片描述

异或

在介绍第四种方法之前,首先要跟大家介绍一下Java中的"异或"操作符(^)。
异或操作符是Java中按位操作符的一种,那么什么是按位操作符呢?

按位操作符用来操作整数基本数据类型中的单个"比特"(bit),即二进制位。我们都知道,计算机中是采用二进制计数,而不是十进制计数。也就是说,计算机中没有我们所谓的2、3、4、5 … 100 … 1000 … ,计算机中有的只是0和1,逢二便进一。而按位操作符会对两个参数中对应的位,也就是对用二进制表示的两个参数相对应的0或1,执行布尔代数运算,并最终生成一个结果。

当然在Java中我们一般运用按位操作符很少,而我们最开始接触按位操作符,很可能是从C语言或者数字逻辑与电路。事实上,按位操作符来源于C语言面向底层的操作,这种操作经常需要直接操纵硬件,设置硬件寄存器内的二进制位。而Java的设计初衷是嵌入电视机机顶盒内,所以这种面向底层的操作被保留了下来。Java技术的三大版本之一:JavaME,Java平台微型版正是用作嵌入式开发,用来开发数字机顶盒、可视电话等电子设备。

了解了按位操作符的概念,那么接下来,我们来了解"异或"操作

如a ^ b,若a、b两个值相同,则异或结果为1;若a、b两个数不同,则异或结果为0。
大家如果要记忆的话,可以记住六字真言:同为0,异为1
或者明白或运算的朋友也可以通过字面意思来理解,若两数相(要么是0和1,要么是1和0),则执行运算;若两数相同(同为0,或同为1),则结果为0。

而在正式进入第四种方法之前,我们还需要了解一个变式
a ^ a = 0(同为0),b ^ 0 = b(0 ^ 0 = 0,1 ^ 0 = 1);
所以 b ^ a ^ a = b,
也就是说一个数如果连续按位"异或"另一个数两次,那么结果等于这个数本身。

如果还是有点抽象的话,没得事,直接上代码:

/**
 * @author guqueyue
 * @Date 2020/3/6
 * 异或操作
 **/
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 分别把结果以二进制的形式输出
         */
        System.out.println("3的二进制:" + Integer.toBinaryString(3));
        System.out.println("4的二进制:" + Integer.toBinaryString(4));
        System.out.println("3 ^ 3 的二进制:" + Integer.toBinaryString(3 ^ 3));
        
        System.out.print("3 ^ 0 的二进制:" + Integer.toBinaryString(3 ^ 0));
        if (3 == (3 ^ 0))
            System.out.println(",也就是十进制的3");
            
        System.out.print("4 ^ 3 ^ 3 的二进制:" + Integer.toBinaryString(4 ^ 3 ^ 3));
        if (4 == (4 ^ 3 ^ 3))
            System.out.println(",也就是十进制的4");
    }
}

Output:
在这里插入图片描述

好戏开场,通过异或操作实现两个数互换

/**
 * @author guqueyue
 * @Date 2020/3/6
 * 方法四:实现两个数交换
 **/
public class Exchange4 {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 随机生成两个固定序列的0-100之间的整数,
         * 其中101表示生成的数范围区间在:[0-101)
         */
        Random random = new Random(51);
        int a = random.nextInt(101);
        int b = random.nextInt(101);
        System.out.println("交换前:a = " + a + ", b = " + b);

        a = a ^ b; // 此时, a == a ^ b
        b = a ^ b; // b == a ^ b ^ b == a, 此时b == a
        a = a ^ b; // a == a ^ b ^ a == b, 此时a == b
        System.out.println("交换后:a = " + a + ", b = " + b);
    }
}

Output:
在这里插入图片描述

引用数据类型

想必大家已经学了四种方法,已经对两个数互换信心满满,那么接下来,我们来看一道面试题:

/**
 * @author guqueyue
 * @Date 2020/3/7
 **/
public class Exchange5 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 10;
        Integer b = 20;

        swop(a, b);
        // 打印结果:a = 20, b = 10
        System.out.println("a = " + a + ", b = " + b);
    }

    private static void swop(Integer a, Integer b) {
        // 完成此处代码
    }
}

如代码所示,完成指定位置的代码,使得程序最后的运行结果为:a = 20, b = 10

你可能觉得这还不简单,然后"刷刷刷"完成可能如以下的代码:

private static void swop(Integer a, Integer b) {
        a = a ^ b;
        b = a ^ b;
        a = a ^ b;
    }

然后再看输出结果就傻眼了:
在这里插入图片描述
纳尼,不变?这是为什么?想知道为什么的可能需要自行了解一下Java内存模型了,毕竟Java里面没有C语言的指针(小声bb)。当然,本博主以后可能也会出这方面的博客。

下面让我来揭晓正确答案吧!

private static void swop(Integer a, Integer b) throws Exception {
        int x = a;
        int y = b;

        // 运用反射来操作Integer
        Class c = Integer.class;
        Field field = c.getDeclaredField("value");
        // 授权访问私有
        field.setAccessible(true);
        // 将 a、b的值分别设置为y、x的值
        field.setInt(a, y);
        field.setInt(b, x);
    }

当当当当,控制台输出如下:
在这里插入图片描述
至于如果有朋友想了解反射的知识,可以关注我的博客哦!毕竟反射是我当年学习JavaSE知识觉得最神奇也最喜欢的三个知识之一。

至于第六种方法嘛:

 private static void swop(Integer a, Integer b) {
        System.out.println("a = " + b + ", b = " + a);
        // 终止Java虚拟机的运作
        System.exit(0);
    }

哈哈,不要打我哦,我就皮这一下…
毕竟,题目只是说,使得运行结果为:a = 20, b = 10 即可(^_−)☆

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