c++ - 字符串反向功能不适用于奇数长度的字符串

Question

我试图用C ++编写以下代码以反转字符串。由于某些原因，当字符串为奇数长度时，会给出错误的输出。

#include <iostream>
using namespace std;

void swapWithOutThirdVar(char &a, char &b) {
    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b;
}

void reverse(char string[]) {
    int length = 0;
    while (string[length] != '\0') {
        length++;
    }
    int left = 0, right = length - 1;
    while (left <= right) {
        swapWithOutThirdVar(string[left], string[right]);
        left++;
        right--;
    }
}

int main() {
    char string[25];
    cin>>string;

    reverse(string);
    cout<<string<<endl;
}

例如，如果我在控制台中输入 lappy，则后续输出为 yp。我是编程新手，所以无论潜在错误有多愚蠢，请对我友善。

Answer 1

有很多方法可以解决代码中的错误，但是代码中的主干错误在于您自己定义的交换函数。

void swapWithOutThirdVar(char &a, char &b) {
    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b;
}

我知道这是一个非常著名的函数，用于不使用第三个变量就交换两个变量。但是它有两个问题：


对于 a和 b的某些值，操作 a + b可能导致溢出。
（这里就是这种情况）如果遇到将完全相同的变量传递给函数的情况，交换将最终变得不稳定。原因如下：


假设您要将变量 char c传递给函数的两个参数。由于在函数中参数是通过引用传递的，因此虚拟变量 a和 b实际上是相同的变量，也就是说，它们是相同的 c的别名。简而言之， a和 b表示相同的变量 c。
因此，现在当您执行 a = a + b时，该操作实际上会导致 c = c + c，这意味着 c的（ASCII）值在该语句执行结束时已加倍。
当第二条语句生效时，乐趣就来了。 b = a - b生成 c = c - c，将 0分配给 c。那是你做错的地方，孩子。
第三条语句对该过程没有任何好处。 a = a - b导致 c = c - c，这仍然使 c保持 0。

因此，您的变量被分配了值 0，而不是被交换（本身？）。

现在，您可能想知道到底要在哪里交换相同的变量，对吗？
当您使用奇数长度的字符串时，请注意在第二个 while循环的最后一次迭代中， left和 right的值相同。在这种情况下， left和 right对于 string具有相同的索引，因此 string[left]和 string[right]是相同的变量。相同的变量将在该迭代中传递给交换函数。
现在，正如我之前所说：将相同的变量传递给swap函数将最终将 0传递给已传递给它的变量。对于您的示例案例，这是上次迭代结束时 string的样子：
['y', 'p' '\0', 'a', 'l']

在C / C ++中， null（ 0）标记字符串的结尾。因此，奇怪的输出（ yp）是合理的。

在偶数长度的字符串中，在第二个 left循环的任何迭代中， right都不会等于 while。这就是为什么永远不会将相同的变量传递给交换函数，这就是为什么 reverse函数的工作原理与从未传递给相同的变量一样好。

因此，首先，您需要注意相同变量的情况。如果 a和 b是相同的变量，则只需从函数返回即可，因为从技术上讲，将变量与自身交换是毫无意义的。利用以下事实：如果两个变量基本上是对同一变量的引用，则它们必须具有相同的地址。

void swapWithOutThirdVar(char &a, char &b) {
    if (&a == &b)
        return;

    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b;
}

但这不能解决溢出问题。因此，您需要做其他事情。

假设这是一个编程分配问题，您需要自己实现所有操作，那么您可以进行XOR交换，该交换使用按位XOR交换两个变量。按照交换函数的名称，我认为您知道老式的三变量交换技术，并且使用第三个变量进行交换也是分配的限制。

对两个数字进行异或运算不会导致溢出，因此该问题已得到解决。尽管XOR方法不能独立解析相同变量的情况，并最终在第一条语句本身中将变量 0交给了它，所以您需要保留地址相等性检查部分：

void swapWithOutThirdVar(char &a, char &b) {
    if (&a == &b)
        return;

    a ^= b;
    b ^= a;
    a ^= b;
}

另外，您可以保持交换功能不变，并稍微修改第二个 while循环的条件以解决错误：
对于奇数长度的字符串，反转时中间字符的位置保持不变。想一想：当 left和 right（都）都指向字符串的中间字符时，出现 left-等于- right的情况。因此，循环只需要运行，只要 left < right保持 true。对于偶数长度的字符串， left永远不会等于 right。当 while和 left是字符串的两个相邻中间元素的索引时， right循环就结束了。因此， left < right修改不会损害均匀长度的情况。因此，相应的修复方法是：

void reverse(char string[]) {
    int length = 0;
    while (string[length] != '\0') {
        length++;
    }
    int left = 0, right = length - 1;
    while (left < right) {
        swapWithOutThirdVar(string[left], string[right]);
        left++;
        right--;
    }
}

到此结束了错误的解释和纠正部分。但是，如果这不是针对您必须自己实现所有事情的编程任务，也就是说，您没有限制，则应该考虑以下内容：

从代码中的 using namespace std;来看，它似乎适用于C ++ 0x或更高版本。因此，您应该考虑以下事项：


从C ++ 0x开始，您已经具有预定义的交换功能（ std :: swap）。您可以改用它。传递给它的溢出和同变量在这里不是问题。请参见 here。
您在程序中使用了C样式的字符串。不再建议使用C型字符串。此外，您正在使用C ++ 0x或更高版本。因此，您应该改用 std :: string。请参见 here。
您可以使用 reverse标头中的 algorithm函数。请参见 here。