Программирование на C, C# и Java
Уроки программирования, алгоритмы, статьи, исходники, примеры программ и полезные советы
ОСТОРОЖНО МОШЕННИКИ! В последнее время в социальных сетях участились случаи предложения помощи в написании программ от лиц, прикрывающихся сайтом vscode.ru. Мы никогда не пишем первыми и не размещаем никакие материалы в посторонних группах ВК. Для связи с нами используйте исключительно эти контакты: vscoderu@yandex.ru, https://vk.com/vscode
Поменять значения двух переменных
Рассмотрим, как поменять местами значения двух переменных в коде программы. Статья предназначена тем, кто только начинает делать первые шаги в программировании.
Как только вы начнете писать свою второю в жизни программу (первая — вывод слов Hello World), вы столкнетесь с необходимостью обмена значениями между двумя числовыми переменными, поскольку манипуляции с данными непременно это предполагают. В примерах кода, которые приводятся в статье мы оперируем с целочисленными переменными типа int, но данные примеры легко адаптировать под любой вид числовых переменных: byte, long, float, double и т.п. Для этого вам будет достаточно заменить все ключевые слова int, на требуемый тип данных.
Примеры подходят и будут работать во всех Си-подобных языках программирования: C, C++, C#; а также в языке Java.
Поменять значения двух переменных
Прежде чем писать программный код, давайте подумаем, как поменять значения двух переменных в принципе. Решим данную задачу у себя в голове. А затем формализуем выработанный алгоритм действий.
Начнем с тезиса о том, что переменные в программе имеют содержимое. Они содержат информацию. Для того, чтобы провести какую-либо аналогию с жизнью, нужно подумать: а какие предметы что-нибудь в себе содержат? Первое, что приходит на ум — это ёмкость с жидкостью.
Пусть у нас есть два стакана: в одном налито молоко, а в другом кока-кола. Как нам перелить содержимое одного стакана в другой (нельзя же смешивать эти два совершенно несовместимых продукта) [заметили аналогию? ведь содержимое двух переменных нам тоже нужно поменять местами]? Ответ очевиден — понадобится третий (пустой) стакан. С помощью него удастся перелить содержимое одного стакана в другой. Вот так:
- Перелить молоко из первого стакана в третий.
- Перелить кока-колу из второго стакана в первый.
- Из третьего стакана перелить молоко во второй стакан. Готово!
Иллюстрация действий приводится на рисунке ниже.
Возвращаясь к программированию, делаем вывод, что для того, чтобы поменять значения двух переменных, понадобится промежуточная третья.
Пусть даны переменные a и b, и их значения нужно поменять местами. Нам понадобится промежуточная временная третья переменная, назовем её temp (сокращение от английского слова temporary — временный). Чтобы выполнить замену, придется также выполнить три действия:
- Присвоим переменной temp значение из переменной a.
- Присвоим a значение b.
- Присвоим b значение переменный temp. Готово!
Реализуем описанный выше алгоритм действий и составим программу обмена значениями двух переменных величин. Ниже представлен её код:
Метод в C#, меняющий местами значения переменных
Я новичок в программировании на C#, попался вопрос про обмен значениями переменных без использования третьей. С одним из решений все понятно:
У меня другой вопрос, можно ли это как-то засунуть в метод? Написал так:
Но переменные x и y не меняются местами, по крайне мере в методе Main. Можно сделать так:
Но это выглядит как-то коряво и неуместно, потому что я хочу, чтобы метод только менял местами введенные с клавиатуры значения, а где и когда их вывести я хочу решать сам.
Обмен значений переменных: разбор популярных способов решения известной задачи с IT-собеседований
Самый простой способ взаимно менять значения переменных — использование swap(a, b) или же аналогичного стандартного метода. Тем не менее, важно понимать как работает операция по обмену значений двух переменных, что мы покажем на нескольких примерах.
Для начала продемонстрируем неправильную реализацию и выясним, что в ней не так.
Ошибочная реализация
Если вы попытаетесь выполнить обмен значений этим способом, то увидите, что теперь в обеих переменных хранится значение переменной b . Происходит это ввиду построчного выполнения кода. Первая операция присваивания сохраняет значение переменной b в переменную a . Затем вторая — новое значение a в b , иными словами значение b в b . Таким образом, мы полностью теряем содержание контейнера a .
Теперь обратимся к правильной реализации.
С использованием буфера
Буфером в данном случае называется дополнительная используемая память. Давайте разберёмся зачем она здесь нужна. Если помните, в неправильной реализации мы потеряли значение переменной a после первой операции присваивания, в связи с чем в обеих доступных переменных осталось значение b . Чтобы этого избежать нам понадобится ещё одна переменная — c . В таком случае правильный алгоритм будет выглядеть так:
Для наглядности разберём его пошагово:
- Присваиваем переменной c значение переменной a . Сейчас в a записана a , в b — b , а в c — a .
- Присваиваем переменной a значение переменной b . Теперь в a хранится b , в b — также b и в c — a .
- Присваиваем переменной b значение переменной c . Сейчас в a находится старое значение b , в b — a , ну и в c остаётся a .
Как вы видите, переменная c после выполнения алгоритма не нужна, поэтому далee в программе её можно не использовать и даже вовсе удалить из памяти.
Сразу стоит заметить, что это самое краткое и экономное решение задачи, но можно использовать и больше переменных, не так ли?
Нам повезло, что сейчас вопрос экономии оперативной памяти не стоит так остро, как 20-30 лет назад. Тем не менее, в те времена swap был востребован не меньше, поэтому умные люди нашли способ заменить значения двух переменных без ввода третьей.
Арифметика
Сложение / вычитание
Для лучшего восприятия снова разберём алгоритм построчно:
- Присваиваем переменной a сумму значений переменных a и b . Сeйчас в a записано значение a + b , а в b всё ещё b .
- Переменной b присваиваем разность между новым значением переменной a и переменной b . В a также хранится a + b , но в b уже a .
- Наконец, присваиваем переменной a результат вычитания b из обновлённого значения a . Получается, что в a теперь содержится b , а в b — a .
Для C-подобных языков сокращённая запись этого алгоритма выглядит так:
Умножение / деление
Аналогичный способ решения задачи получается при замене сложения умножением и вычитания делением:
В сокращённом варианте:
Вычитание / Сложение
Вообще, в математике действие вычитания отсутствует и является сложением положительного и отрицательного чисел. Отсюда следует, что мы можем поменять местами операции сложения и вычитания:
Обратите внимание, что в последней строке знак у переменной a изменился, а саму строчку можно записать иначе: a = b — a; .
Такой же принцип можно использовать поменяв местами деление и умножение.
Недостатки арифметического метода
Главным недостатком является большее количество операций, в чём можно убедиться посчитав операции сложения, вычитания и присваивания. Тeм болee, что умножeниe и дeлeниe болee «дорогостящиe». Заметной потеря скорости становится в ситуации, когда трeбуeтся менять значения большого количества пeрeмeнных.
Второй важный нeдостаток это область применения — числа. Согласитесь, менять значения пeрeмeнных, содержащих объeкты попросту нe получится без перегрузки операции. Впрочeм, дажe с числами могут возникнуть проблемы — арифметика для вeщeствeнных чисeл можeт выполняться некорректно, что приведёт к неожиданному результату.
Eстeствeнно, существует и менее очевидный способ рeшeния задачи без использования дополнительной памяти. Он основан на свойствах логических операций и работает с битовым представлением числа, а значит быстрее арифметического метода.
Битовые операции
Данный алгоритм основан на следующем свойстве операции XOR («исключающее или»): a XOR b XOR a = b .
Для любитeлeй коротких записeй приведём код одной строчкой. XOR в C-подобных языках замeняeтся знаком ^ :
Однако помните о точках следования. Из-за них этот код может вести себя непредсказуемо и давать разные результаты, поэтому никогда не используйте его в production коде.
Обязательно посмотрите более подробный разбор решения через битовые операции от Г. Лакмана Макдауэлла, автора известного сборника задач с собеседований, который есть в одной из наших книжных подборок.
Знаете ли вы как работает этот код?
Вчера, в очередной раз столкнувшись с интересным поведением кода, я решил привести пару примеров из C# и MS SQL, которые в свое время меня удивили.
Пример 1. Меняем местами значения переменных (C#)
//Меняем их значения при помощи xor
x ^= y;
y ^= x;
x ^= y;
//Выводим результат [x=2;y=1]
Console .WriteLine( «x = <0>;y = <1>» , x, y);
//Снова меняем их значения, но только пишем все в одну строчку
x ^= y ^= x ^= y;
//Выводим результат [x=0;y=2]
Console .WriteLine( «x = <0>;y = <1>» , x, y);
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter .
Пример 2. Переводим число в строку (MS SQL)
cast (1000 as varchar (3)) —Результатом будет ‘*’
cast (1000 as nvarchar(3)) —Результатом будет Error
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter .
Хотя такое поведение и задокументировано в MSDN, столкнулся я с этим раньше чем прочитал о нем.
Пример 3. Использование NOT IN и IN в условии(MS SQL)
—Создадим тестовую таблицу
create table #tmpTable
(
id int
)
/*Заполним ее числами от 1 до 10*/
—Теперь выполним пару select ‘ов
select * from #tmpTable where id in (1,2, null ,3) —Результат: 3 строки
select * from #tmpTable where id not in (1,2, null ,3)—Результат: 0 строк
—Не забудем таблицу удалить
drop table #tmpTable
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter .
В отличие от IN, который просто пропускает null, NOT IN всегда возвращает пустую выборку. В общем-то, после небольших размышлений, на тему «почему так?», результат уже не кажется необычным.
Пример 4. Finally и необработанное исключение(C#)
class C
<
public void F()
<
try
<
Console .WriteLine( «Try» );
throw new Exception( «some exception» );
>
catch (Exception ex)
<
Console .WriteLine( «F Catch» );
throw ex;
>
finally
<
Console .WriteLine( «Finally» );
>
>
>
static void Main( string [] args)
<
try
<
C c = new C();
c.F();
>
catch (Exception)
<
Console .WriteLine( «Main catch» );
>
>
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter .
Все сработает так как и должно:
1.Try
2.F Catch
3.Finally
4.Main catch
Теперь уберем из метода Main блок try-catch и снова запустим программу. На этот раз результат будет немного другой, хотя в обоих случаях exception покидает метод F():
1.Try
2.F Catch
3.Информация об ошибке
4.Finally